escuela politÉcnica del ejÉrcito departamento de...

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES

PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA

“ESTUDIO Y DISEÑO DEL LABORATORIO DE POTENCIA Y ENERGÍA

ELÉCTRICA DEL CENTRO DE METROLOGÍA DEL EJÉRCITO.”

CAPT. DAVID SALOMÓN PUGA JÁCOME

SANGOLQUÍ – ECUADOR

2011

CERTIFICACIÓN

Certificamos que el presente proyecto fue realizado en su totalidad y bajo nuestra

supervisión por el CAPT. David Salomón Puga Jácome, como requerimiento previo para la

obtención del título de Ingeniera en Telecomunicaciones.

Sangolquí, Mayo 2011.

Dr. Gonzalo Olmedo Ing. Jorge Álvarez

DIRECTOR CODIRECTOR

RESUMEN

El presente proyecto pretende diseñar un laboratorio de potencia y energía eléctrica

acorde a las necesidades institucionales y del país enmarcados en los parámetros de la

norma NTE-INEN ISO/IEC 17025 [1] que incluye los requisitos generales para la

competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración.

Con la determinación de los diferentes equipos que constituirán el laboratorio se pretende

realizar la calibración de instrumentos de medición de potencia y energía eléctrica,

ángulo de fase, patrones de energía, equipos probadores de medidores de energía,

vatímetros y equipos relacionados.

Se pretende determinar los parámetros técnicos más apropiados dentro de los equipos

con el fin de obtener medidas de energía de mayor exactitud y precisión, y; como

consecuencia de ello evitar los fenómenos indeseables, como la distorsión armónica, el

ruido y los transitorios, los huecos de tensión y sobretensiones que generan los equipos

electrónicos en una medición y que aumentan el grado de dificultad en la obtención de

medidas exactas en baja frecuencia.

Estudiar los diferentes factores que influyen en las magnitudes de potencia y energía

eléctrica como son las magnitudes de tensión en corriente alterna, resistencia eléctrica,

capacitancia y tiempo para llegar a determinar el patrón de referencia tanto de potencia

como de energía que servirán en la calibración de nuestros equipos.

Finalmente, y al ser parte de un organismo del Estado se pretende entregar las bases

técnicas y todos los requisitos tanto legales como técnicos para realizar el proceso de

adquisición a través del portal de compras públicas que posee el país.

DEDICATORIA

El presente proyecto se lo dedico a Dios, fuente de tranquilidad y paz durante mis

momentos de angustia, alegrías y tristezas, que me ha guiado durante este camino que hoy

llega a feliz término.

A María Leonor, mi madre, por su esfuerzo y dedicación durante todos estos años de

formación, por estar siempre junto a mí especialmente en los malos momentos.

A Viviana y Kattya, mis hermanas, por su valioso apoyo desde el momento en que vi

la luz y por creer siempre en mí.


AGRADECIMIENTOS

A Dios, por llevarme a su lado a lo largo de esta vida siempre, llenándome de alegría y paz.

A mi madre, que dentro de todas sus preocupaciones me dio la posibilidad de brillar.

A mis hermanas, por estar siempre pendientes de todas mis necesidades y nunca

abandonarme.

A Saúl, mi cuñado, por ser un ejemplo de persona y apoyarme durante toda mi carrera.

A Maritza, por amarme como soy, aceptarme, cuidarme, motivarme y confiar siempre en mí.

Al Ejército Ecuatoriano, que me permitió seguir esta carrera en beneficio personal y de la

Institución.

A todos mis amigos, amigas y todas aquellas personas que han sido importantes para mi

durante todo este tiempo. A todos mis maestros que aportaron a mi formación. Para quienes

me enseñaron más que el saber científico, a quienes me enseñaron a ser lo que no se

aprende en salón de clase y a compartir el conocimiento con los demás.

Por último, quiero agradecer a todas las personas que sin esperar nada a cambio

compartieron momentos de alegría y tristeza. A todos aquellos que permitieron que este

sueño se vuelva una realidad.


ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO 1 1

INTRODUCCIÓN 1

1.1 Antecedentes 1

1.1.1 Reseña histórica del Sistema Internacional de Unidades (SI) 2

1.2 Medición y Error 7

1.2.1 Definiciones 7

1.2.2 Exactitud y Precisión 9

1.2.3 Tipos deError 10

. Errores Gruesos 10

. Errores Sistemáticos 11

. Errores Aleatorios 12

1.3 Definición de Metrología 13

1.3.1 Qué entendemos por calibrar 16

1.4 Estructura de un Sistema Metrológico 18

1.4.1 Introducción 18

1.4.2 Patrones de Medición 19

. Patrones Internacionales 20

. Patrones Primarios 20

. Patrones Secundarios 21

. Patrones Terciarios o de Trabajo 22

1.5 Niveles de Jerarquía en un Sistema Metrológico 23

1.6 Metrología Eléctrica 25

1.6.1 Patrones Eléctricos 25

. Patrones de Diferencia de Potenciales 26

. Patrones de Resistencias 28

. Patrones de Inductancia 30

. Patrones de Capacidad 32

1.6.2 Mediciones de Potencia 34

CAPÍTULO 2 48

ANÁLISIS ESTADÍSTICO 48

2.1 Análisis de Mercado 48

2.2 Definición del Método a utilizar 72

2.3 Indicadores 74

CAPÍTULO 3 77

EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DEL DISEÑO 77

3.1 Antecedentes 77

3.1.1 Planificación 78

3.1.2 REQUISITOS PARA LA OPERACIÓN EN EL CAMPO. 83

3.2 Disposición General del laboratorio. 83

3.2.1 Requisitos especiales de acondicionamiento de aire 86

3.2.2 Requisitos de suministro eléctrico 89

3.2.3 ACCESORIOS DEL LABORATORIO 92

3.3 Equipamiento del laboratorio 97

CAPÍTULO 4 136

ESTUDIO FINANCIERO 136

4.1 Inversión 136

4.1.1 Depreciación 139

4.1.2 Amortización 142

4.2 Financiamiento 143

4.3 Presupuesto de ventas 146

4.4 Costos variables 149

4.5 Costo operativo fijo 149

4.6 Gasto de ventas 153

4.7 Capital de trabajo 154

4.8 Estados Financieros 155

4.8.1 Estado de Resultados 155

4.9 Flujo de efectivo 157

4.10 Evaluación Financiera 158

4.10.1 Cálculo del TMAR 158

4.10.2 Cálculo del VAN 160

4.10.3 Cálculo del TIR 161

4.10.4 Relación costo Beneficio 162

CAPÍTULO 5 163

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 163

5.1 Conclusiones 163

5.2 Recomendaciones 167

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla.1.1 Comparación de Unidades 7

Tabla. 1.2 Comparación de tipos de condensadores 34

Tabla.1.3 Fracciones y múltiplos del vatio 35

Tabla.1.4 Otros tipos de energía 35

Tabla.1.5 Otros tipos de energía 36

Tabla 2.1. Tabla para la evaluación del alcance de los objetivos 76

Tabla 3.1. Inventario de equipos 98

Tabla 3.2. Segregación en categorías 98

Tabla 3.3. Precisiones de medición 99

Tabla 3.4. Precisiones del patrón a utilizar 99

Tabla 3.5. Parámetros de evaluación y su puntuación 100

Tabla 4.1. Listado de activos necesarios 137

Tabla 4.2. Porcentajes de depreciación autorizados en el Ecuador 140

Tabla 4.3. Valores relativos a la depreciación 141

Tabla 4.4. Horizonte de evaluación 142

Tabla 4.5. Amortización del capital social 143

Tabla 4.6. Fuentes de Financiamiento 143

Tabla 4.7. Gastos Financieros 143

Tabla 4.8. Tabla de Amortización 144

Tabla 4.9. Consolidación Anual 146

Tabla 4.10. Presupuesto de ventas 147

Tabla 4.11. Servicios anuales 147

Tabla 4.12. Inflación acumulada vigente 148

Tabla 4.13 Ingresos de la empresa 148

Tabla 4.14. Costos variables 149

Tabla 4.15. Servicios consumidos por la empresa 150

Tabla 4.16. Costo sujeto a inflación 150

Tabla 4.17. Consolidación anual de sueldos 151

Tabla 4.18. Consolidación 152

Tabla 4.19. Gasto de ventas 153

Tabla 4.20. Consolidación de costos anules 154

Tabla 4.21. Días de desfase 155

Tabla 4.22. Resultados proyectados 156

Tabla 4.23. Flujo de caja proyectado 157

Tabla 4.24. Riesgo de inversión con capital 159

Tabla 4.25. Valor actual neto de la inversión 160

Tabla 4.26. TIR 161

Tabla 4.27. Relación costo beneficio 162

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Circuito de medición de potencia 37

Figura 1.2.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivo,

izquierda y capacitivo, derecha. 43

Figura 1.3.- Relación entre potencia activa, aparente y reactiva. 44

Figura 2.1. Grafica de resultados Pregunta 1 54















Figura 3.1. Ilustración de las precauciones para evitar descargas electrostáticas 92

Figura 3.2. Estantería abierta 93

Figura 3.3. Banco de trabajo de laboratorio 95

Figura 3.4. Silla giratoria para laboratorio 95

Figura 3.5. Mesa sobre ruedas 96

Figura 3.6. Comparador COM 3001 103

Figura 3.7. Representación de valores actuales 104

Figura 3.8. Representación vectorial 104

Figura 3.9. Curva de tensión 105

Figura 3.10. Análisis de Armónicos 105

Figura 3.11. Patrón Portátil MT300. 107

Figura 3.12. Patrón Portátil MT 320 111

Figura 3.13. Fuente de corriente trifásica MT 400 115

Figura 3.14. MT 680 Y MT 681 117

Figura 3.15. Multímetro de referencia RM 3000 119

Figura 3.16. Patrón Portátil MT 30. 122

Figura 3.17. Software WINSAM 4 125

Figura 3.18. “Configuración” - Adaptación del WinSAM 126

Figura 3.19. “Definición de tipos” – Administración de contadores 127

Figura 3.20. “Depurador de Script” - para funciones específicas del usuario 128

Figura 3.21. “Control” - para pruebas automáticas 129

Figura 3.22. “Manual” - Operación ad-hoc 130

Figura 3.23. “Reportes” – Reporte de resultados de pruebas automáticas 131

Figura 24. Estación de Trabajo modelo P 92 132

ANEXOS

ANEXO 1. Especificaciones técnicas del Comparador COM 3001.

ANEXO 2. Especificaciones técnicas del Patrón Portátil MT300.

ANEXO 3. Especificaciones técnicas del Patrón Portátil MT320.

ANEXO 4. Especificaciones técnicas de la Fuente de corriente trifásica MT

400.

ANEXO 5. Especificaciones técnicas del Sistema Automático de ensayo de

contadores monofásico y trifásico con fuente integrada MT 680 y

MT 681.

ANEXO 6. Especificaciones técnicas del Multímetro de referencia RM 3000.

ANEXO 7. Especificaciones técnicas del Patrón Portátil MT 30.

ANEXO 8. Especificaciones técnicas del Software WINSAM 4.

FECHA DE ENTREGA

SANGOLQUÍ, …… DE JUNIO DE 2011.

EL AUTOR

---------------------------------------------

CAPT. DAVID PUGA JÁCOME

EL DIRECTOR DE CARRERA

---------------------------------------------

DR. GONZALO OLMEDO

PRÓLOGO

Dentro de este documento, se detallan los parámetros técnicos óptimos de los diferentes

equipos que formarán parte del Laboratorio de Potencia y Energía Eléctrica del Centro de

Metrología del Ejército, necesarios para el desarrollo efectivo de un laboratorio de calibración

acorde a las necesidades y requerimientos del país en la actualidad.

En el Capítulo 1, se describen definiciones básicas y principios de la metrología de potencia

y energía eléctrica, así como un vistazo general referente a la introducción a la metrología.

En el Capítulo 2, se detalla un minucioso análisis de mercado, tomando en cuenta los

diferentes sectores en los que impactará el desarrollo del laboratorio, en el que se incluyen

indicadores y la definición del método más adecuado que será utilizado para la consecución

del mismo.

En el Capítulo 3, se analizan tanto patrones como equipos necesarios para el laboratorio así

como llegar a determinar los patrones de referencia y de trabajo más adecuados y

enmarcados en la necesidad del país.

Un detallado análisis de costos y factibilidad es desarrollado en el Capítulo 4 del presente

documento.

Finalmente son presentadas en el Capítulo 5 las diferentes conclusiones y recomendaciones

del presente proyecto.

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

1.7 Antecedentes

No todas las personas tienen claro el correcto uso de los términos: unidades,

sistemas de unidades, patrones, magnitudes, medición, pesas y medidas etc. Es

necesario por lo tanto realizar una breve reseña histórica de los hechos que han

llevado a dar a estos términos un significado particular.

Desde las primeras etapas del desarrollo del hombre dentro de la sociedad,

éste comienza a expresar numéricamente lo que tiene a su alrededor. Esta práctica

con el pasar de los siglos, deviene en la metrología o ciencia de la medición, que en

los tiempos modernos descansa fundamentalmente en la física y la matemática,

entre otras ciencias.

1.7.1 Reseña histórica del Sistema Internacional de Unidades (SI)

Los testimonios históricos existentes, no permiten conocer con exactitud el

origen de los primeros medios de comparación pero debido a algunos indicios parece

ser que los primeros fueron aquellos que se refieren a la distancia, a la longitud; así

por ejemplo: “el tamaño de los dedos, la longitud del pie, el ancho de la palma de la

mano, el largo del antebrazo” [1], fueron utilizados como medios de referencia o

unidades y al mismo tiempo como patrones para comparación o medida de

longitudes.

En la selección de estos primeros patrones físicos de medida, ya se encuentran

elementos que distinguen a un sistema de unidades como un medio reconocido por

la comunidad para comparar ciertas propiedades de los cuerpos entre sí.

Debido al avance tecnológico fue necesaria una mayor precisión en las medidas

y como consecuencia, mejorar las características de los patrones, construyéndolos

de materiales preciosos para evitar su destrucción, dándoles dimensiones exactas, a

medida que la sociedad requería mayor precisión en la comparación.

En Inglaterra aparecen en el siglo XVII los primeros patrones de pesas y

medidas con cierto rigor técnico, que constituyen la base del Sistema Británico de

Pesas y Medidas (SBPM), el cual fue difundido en sus colonias. Por mucho tiempo

fue el sistema más difundido en el mundo.

En el resto de Europa, donde no existía un sistema uniforme de unidades de

medida, había una total anarquía en las transacciones comerciales. Había

diferencias de valores hasta entre unidades de medida de igual nombre. Esto produjo

todo tipo de fraudes, lo que llevó a los hombres de ciencia a reflexionar acerca de la

conveniencia de sustituir los sistemas existentes.

Con el objeto de buscar una solución a este problema, el gobierno francés

ordenó en 1790 a la Academia Francesa de Ciencias estudiar y proponer un sistema

único de pesas y medidas para reemplazar a los sistemas existentes. Los científicos

franceses decidieron, como primer principio, que un Sistema Universal de pesas y

medidas no debería depender de patrones hechos por el hombre ni tener relación

con ningún país en particular, sino basarse en medidas permanentes de un

fenómeno físico susceptible de reproducirse en cualquier lugar del planeta. Por

consiguiente, se escogió como Unidad de Longitud al metro definiéndolo como „‟la

diez millonésima parte de la distancia desde el polo al Ecuador a lo largo del

meridiano que pasa a través de París‟‟ [2]. Como Unidad de Masa escogieron „‟la

masa de un centímetro cúbico de agua destilada a 4 grados Celsius a la presión

atmosférica normal (760 mm Hg) y le dieron el nombre de gramo‟‟ [1]. Para la tercera

unidad, la Unidad de Tiempo, decidieron emplear el segundo, definiéndolo como

1/86400 del día solar medio [1].

Como segundo principio, decidieron que el resto de unidades se debían derivar

de estas tres Unidades Fundamentales de longitud, masa y tiempo. Finalmente,

establecieron un tercer principio mediante el cual se propuso que los múltiplos y

submúltiplos de las unidades básicas estuvieran dentro del Sistema Decimal, con lo

cual se creó el Sistema Métrico Decimal (SMD).

A finales del siglo pasado se produjeron muchas reuniones encaminadas a

perfeccionar y difundir el SMD. Estos esfuerzos tuvieron como resultado la

constitución de la Comisión Internacional del Metro y posteriormente, la creación de

la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), el Comité Internacional de

Pesas y Medidas (CIPM) y el Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM).

Con el tiempo, nuevos países fueron sumándose al SMD, hasta que se convirtió

en un sistema universal. Como consecuencia de ello, en el mundo coexistieron

durante muchos años dos grandes vertientes en cuanto al uso de unidades de

medida: los países que emplearon el Sistema Anglo Norteamericano (SAN) y los

acogidos al SMD. Gran Bretaña estudió un sistema de unidades eléctricas, y la

Asociación Británica para el Avance de la Ciencia decidió que el centímetro y el

gramo fueran las unidades fundamentales de longitud y masa, desarrollándose

desde ese momento el Sistema CGS (centímetro – gramo – segundo) o Sistema

Absoluto de Unidades. Cuando éste sistema se extendió a las mediciones eléctricas

y magnéticas, surgieron múltiples problemas a causa de la necesidad de introducir

por lo menos una unidad más al sistema, por esta razón se establecieron dos

sistemas paralelos: el Sistema Electrostático CGSE y el Sistema Electromagnético

CGSM.

Las unidades derivadas para la corriente eléctrica y el potencial eléctrico en los

sistemas electromagnéticos, son el Ampere y el Volt. Estas unidades y sus

correspondientes derivadas tales como el Coulomb, Ohm, Henry, Farad, etc., se

incorporan en un tercer sistema llamado Sistema Práctico. Posteriores estudios para

el establecimiento de un verdadero sistema universal dieron como resultado el

trabajo pionero del ingeniero italiano Giorgi, quien señaló que las unidades prácticas

de corriente, voltaje, energía y potencia, usadas por los ingenieros eléctricos, eran

compatibles con el sistema MKS (metro – kilogramo – segundo). En el sistema

Giorgi, conocido como el sistema MKSA se seleccionó al Ampere como la cuarta

unidad básica [1].

La primera normalización de las unidades eléctricas se llevó a cabo en la

Conferencia Internacional de Electrotecnia en 1908 en Londres. En esta ocasión se

determinaron y definieron las siguientes unidades eléctricas básicas:

1 amperio internacional (1 Aint). Es una corriente de intensidad constante que, al

circular por una solución de nitrato de plata (AgNO3), deposita en un segundo 1,118

mg de plata de la solución [3].

1 ohmio internacional (1 Ωint). Es una resistencia que ofrece una columna de

mercurio de sección constante de 1 mm2, de 106.3 cm de longitud y cuya masa es de

14.4521 g, hallándose a 0o C. [3]

Las otras unidades fueron determinadas por las leyes de la Física. En 1911, se

estableció la unidad de 1 voltio internacional, aprovechando una fuerza electromotriz

de valor constante de la pila Weston. Esta será descrito más adelante en el párrafo

que trata de patrones.

En 1946, la Comisión Internacional estableció otras definiciones de las unidades

y que se basan sobre el sistema ya mencionado MKSA. Estas unidades son las

siguientes:

1 amperio absoluto (1 Aabs). Es la corriente invariable que, circulando por dos

conductores paralelos de longitud infinita, de sección circular despreciable y

separados por una distancia de 1 metro en el vacío, produce sobre cada conductor

una fuerza de 2 x 10-7 Newton por metro de longitud [3].

1 voltio absoluto (1 Vabs). Es la diferencia de potenciales que existe entre dos puntos

de un conductor eléctrico recorrido por una corriente de 1 amperio, cuando la

potencia disipada por el conductor entre esos dos puntos es igual a 1 vatio [3].

1 ohmio absoluto (1 Ωabs). Es la diferencia de un trozo de conductor en el cual una

diferencia de potenciales de 1 V aplicada entre sus extremos produce una intensidad

de corriente de 1 amperio absoluto [3].

Un sistema más comprensivo se adoptó en 1954 y se designó en 1960 por un

convenio internacional, el Sistema Internacional de Unidades (SI). En este sistema se

usan seis unidades básicas, estas son: el Metro, el Kilogramo, el Segundo y el

Ampere del sistema MKSA y además el Kelvin y la Candela como las unidades de

temperatura e intensidad luminosa, respectivamente.

La aprobación definitiva del Sistema Internacional de Unidades de Medida fue

hecha por la XI Comisión General de Medidas en el año 1968, utilizándose de forma

generalizada desde esa fecha.

Comparando las unidades internacionales con las absolutas tenemos:

Tabla.1.1 Comparación de Unidades

1 amperio internacional 0,99985 amperio absoluto

1 voltio internacional 1,00034 voltio absoluto

1 ohmio internacional 1,00049 ohmio absoluto

1.8 Medición y Error

1.8.1 Definiciones

Durante el proceso de medición por lo general se requiere el uso de un

instrumento referencial como medio físico para determinar la magnitud de una

variable. Los instrumentos representan una extensión de las capacidades humanas y

permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no

podría medirse utilizando únicamente las capacidades sensoriales. Por lo tanto, un

instrumento puede definirse de la siguiente manera: „‟dispositivo para determinar el

valor o la magnitud de una cantidad o variable‟‟ [2]. El instrumento electrónico, como

su nombre lo indica, se basa en principios eléctricos o electrónicos para realizar una

medición. El desarrollo de la tecnología demanda la construcción de instrumentos

cada vez más exactos, por lo tanto para optimizar el uso de los mismos es necesario

entender sus principios de operación y valorar la importancia de sus aplicaciones.

El trabajo de medición emplea una serie de términos, los cuales se definen a

continuación:

Instrumento. Dispositivo para determinar el valor o magnitud de una cantidad o

variable.

Exactitud. Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca

al valor real de la variable medida.

Precisión. Medida de la reproducibilidad de las mediciones, esto es, dado el

valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado

con el que las mediciones sucesivas difieren una de otra.

Sensibilidad. Relación de la respuesta del instrumento respecto al cambio de

la variable medida.

Resolución. Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el

instrumento.

Error. Desviación a partir del valor real de la variable medida.

Se pueden aplicar varias técnicas para minimizar el efecto de los errores, así

como: la realización de varias mediciones antes que confiar en una sola, para

ensayos de precisión; la utilización de varios instrumentos de medición en el mismo

experimento con lo cual se obtiene una buena alternativa para aumentar la exactitud.

Aunque el uso de estas técnicas aumenta la precisión de las mediciones reduciendo

los errores ambientales, no evitan el error instrumental.

1.8.2 Exactitud y Precisión

Exactitud se refiere al grado de aproximación al valor real de una cantidad

medida. Precisión es el grado de concordancia dentro de un grupo de mediciones o

instrumentos.

Para ilustrar la diferencia entre exactitud y precisión a continuación se

comparan dos voltímetros de la misma marca y modelo. Ambos medidores tienen el

mismo tipo de escala por lo tanto se pueden medir con la misma precisión. Si el valor

de la resistencia en serie de uno de los medidores cambia considerablemente, la

lectura puede tener un valor elevado. Por lo tanto, la exactitud de los dos medidores

puede ser diferente (si se quiere determinar cual medidor es el erróneo, se debe

realizar mediciones de comparación con un medidor patrón). La precisión está

compuesta de dos características: conformidad y el número de cifras significativas

con las cuales se puede realizar la medición. Por ejemplo, „‟una resistencia cuyo

valor real es 1‟384.572 Ω se mide con un óhmetro, el cual repetidamente indica 1,4

MΩ” [2]. El observador no puede leer el valor real en la escala, su estimación de la

lectura en las escala marca 1,4 Mega ohmios. Esta lectura está tan cercana al valor

real como el observador pueda estimar la lectura de la escala, el error creado por las

limitaciones de estimar la escala es un error de precisión. Este ejemplo nos permite

ilustrar que la conformidad es necesaria pero no suficiente en cuanto a precisión

debido a la falta de cifras significativas. De modo similar, la precisión es una

condición necesaria pero no suficiente para la exactitud.

Con frecuencia se acepta el valor de las lecturas en la carátula del instrumento,

y se desconoce que la exactitud de las mismas no necesariamente está garantizada

por la precisión. Una buena técnica de medición requiere un continuo escepticismo

respecto a los resultados.

1.8.3 Tipos de Error

No existe una medición que pueda ser hecha con una exactitud perfecta, pero

es importante descubrir cuál es la exactitud real y como se producen los diferentes

errores en las mediciones. Es necesario realizar un estudio sobre los errores

existentes a fin de buscar modos para reducirlos con el objeto de establecer la

exactitud de los resultados finales.

Los errores pueden provenir de diferentes fuentes y por lo general se clasifican

en tres categorías principales:

. Errores Gruesos

Se deben a fallas humanas en la lectura o utilización de los instrumentos de

medida, así como en el registro y cálculo de los resultados de las mediciones. La

participación del hombre en las mediciones ocasiona algunos errores graves, y

aunque probablemente es imposible su eliminación total, se debe intentar anticiparlos

y corregirlos. Algunos de estos errores se detectan con facilidad pero otros son muy

evasivos. Un error muy común es el uso inapropiado del instrumento. Por lo general

las condiciones de funcionamiento de los instrumentos cambian cuando se los

conecta a un circuito de tal modo que la cantidad medida se altera de acuerdo al

método empleado.

. Errores Sistemáticos

Se dividen en dos categorías: 1) errores instrumentales, debido a los errores en

los instrumentos, y 2) errores ambientales, a causa de las condiciones externas que

afectan a las mediciones.

Errores instrumentales son inherentes a los instrumentos de medición debido a

su estructura mecánica. En este tipo de errores también se incluyen los de

calibración, lo que hace que el instrumento dé lecturas erróneas a lo largo de toda la

escala.

Existen muchas clases de errores instrumentales, de acuerdo al tipo de

instrumento empleado. La persona encargada de la medición siempre debe tomar

precauciones para asegurarse que el instrumento se use y opere adecuadamente y

no contribuya con errores excesivos para sus propósitos. Una forma rápida y sencilla

de verificar un instrumento es compararlo con otro de características similares o con

uno más exacto.

Los errores instrumentales se pueden evitar al seleccionar el instrumento

adecuado para la medición a realizar, al aplicar los factores de corrección después

de definir la cantidad de error instrumental o calibrando el instrumento con un patrón.

Los errores ambientales se producen debido a las condiciones externas que

afectan la operación del instrumento, como las variaciones de temperatura,

humedad, presión, acción de campos magnéticos y electrostáticos. Las precauciones

para reducir estos efectos incluyen aire acondicionado sellado y hermético en ciertos

componentes del instrumento, aislar el equipo de campos magnéticos, etc.

Los errores sistemáticos también se pueden dividir en estáticos o dinámicos.

Los primeros se deben a las limitaciones de los dispositivos de medición o a las leyes

físicas que gobiernan su comportamiento. Un error estático, por ejemplo, se

introduce en un micrómetro cuando se ejerce presión excesiva en el eje al girarlo.

Los errores dinámicos se producen cuando el instrumento no responde con la debida

rapidez a los cambios de la variable medida.

. Errores Aleatorios

Se deben a causas desconocidas y ocurren aún cuando todos los errores

sistemáticos han sido considerados. Estos errores llegan a ser importantes en

trabajos de gran exactitud. Por ejemplo, si se monitorea un voltaje con un voltímetro,

el cual lee cada media hora; aunque el instrumento sea operado en condiciones

ambientales ideales y sea calibrado antes de la medición, las lecturas varían

ligeramente durante el período de observación. Esta variación no puede ser

corregida por ningún método de calibración u otro método de control conocido y no

puede ser explicado sin una investigación minuciosa del comportamiento de la

magnitud medida así como del instrumento de medición utilizado. La única forma de

compensar estos errores es incrementar el número de lecturas y usar medios

estadísticos para obtener la mejor aproximación al valor real de la cantidad medida.

1.9 Definición de Metrología

La metrología puede ser definida como “la ciencia de la medición que incluye el

desarrollo de patrones de referencia y sistemas, con el propósito de ejecutar

mediciones relativas y absolutas, para garantizar la uniformidad y las formas de

alcanzar la precisión requerida en estas mediciones‟‟ [4].

Los principales campos cubiertos por la metrología son:

Unidades de medida y sus patrones: su establecimiento, reproducción,

conservación y diseminación (transmisión).

Las mediciones: sus métodos, su ejecución, la estimación de su precisión.

Los instrumentos de medición: sus propiedades, desde el punto de vista de su

utilización final.

Los observadores: sus cualidades referidas a la ejecución de mediciones, por

ejemplo, la lectura de indicaciones de instrumentos de medición.

La metrología abarca todos los problemas tanto teóricos como prácticos

relacionados con las mediciones, cualquiera sea la precisión de las mismas.

Según la magnitud considerada, la metrología se divide en: metrología de

longitudes, metrología de tiempo, metrología de masa, metrología de magnitudes

eléctricas, metrología de fuerza.

Según el campo de aplicación, la metrología se divide en: metrología industrial,

metrología astronómica, metrología médica.

También están comprendidas dentro de la metrología las determinaciones de

constantes físicas y de propiedades de los materiales, así como de las sustancias.

La metrología industrial es la encargada de la organización y operación de

sistemas confiables de medición en la fabricación industrial. Su aplicación involucra

las materias primas, los procesos de producción, el producto terminado, en lo

relacionado con el cumplimiento de las especificaciones técnicas normativas.

La metrología industrial asegura la calidad en la exactitud y precisión de los

instrumentos y equipos de inspección y control utilizados en los laboratorios de

control de calidad, así como la organización de la función metrológica en la empresa.

Los organismos internacionales que controlan la actividad metrológica en el

mundo son:

a) Oficina Internacional de Pesas y Medidas BIPM.

Es el laboratorio internacional de metrología, fundado y financiado por los

países miembros de la Convención del Metro. Está localizado en Sebres, Francia; las

funciones de este organismo son:

Establecer los patrones fundamentales de las principales magnitudes físicas y

mantener los prototipos internacionales;

Realizar comparaciones de patrones nacionales e internacionales;

Asegurar la coordinación de las técnicas de medición;

Realizar y coordinar las determinaciones de las constantes físicas.

Actualmente se proporcionan servicios de calibración en las áreas de masa,

longitud, electricidad, fotometría y radiaciones ionizantes. El BIPM opera bajo

exclusiva supervisión del Comité Internacional de Pesas y Medidas.

b) Comité Internacional de Pesas y Medidas CIPM.

Consiste de 18 miembros, metrólogos científicos, de varios países miembros de

la Convención del Metro que se reúnen anualmente. Coordina a través de comités

consultivos, grupos de expertos en las distintas áreas que realizan estudios y

trabajos metrológicos, los cuales son responsables de los trabajos internacionales de

sus respectivos campos.

El CIPM actúa bajo supervisión directa de la Conferencia General de Pesas y

Medidas.

c) Conferencia General de Pesas y Medidas CGPM.

Está formada por los delegados de todos los países miembros de la

Convención del Metro y se reúnen actualmente cada cuatro años. Es el máximo

organismo metrológico y sus funciones son entre otras:

Implementar los mecanismos necesarios para asegurar la difusión del Sistema

Internacional de Unidades SI.

Confirmar los resultados de nuevos estudios metrológicos.

Adoptar decisiones importantes relacionadas con la organización y desarrollo

del BIPM.

1.9.1 Qué entendemos por calibrar

Es importante aclarar qué entendemos por calibración. Originalmente la palabra

significaba el procedimiento de clasificar por su tamaño (en francés “calibre’’) objetos

tales como balas de cañón.

En visitas a laboratorios a menudo se escucha que un instrumento requiere ser

calibrado, refiriéndose en realidad a que requiere un ajuste, en muchas ocasiones

precedido de una reparación. La confusión entre ajuste y calibración es muy

frecuente, ya que muchos instrumentos electrónicos frecuentemente requieren tanto

del ajuste a cero como al máximo, antes de ser usados. En situaciones menos

frecuentes el uso del término calibración puede simplemente aludir al chequeo de

tolerancias.

Teniendo en cuenta los fines del presente proyecto se usará para calibración la

siguiente definición: “El grupo de operaciones que establecen, bajo condiciones

específicas, la relación entre los valores indicados por un medio de medición,

sistema de medición, o valores representados por una medida materializada, y los

correspondientes valores conocidos de una magnitud de medida” [5].

Por los valores conocidos se entiende comúnmente, los valores verdaderos

atribuidos a los patrones y equipos usados como referencia en la calibración.

De acuerdo con esta definición la calibración resultará ser generalmente un

informe o exposición auténtica de valores convencionalmente verdaderos.

La mayoría de medios de medición (instrumentos) o medidas no serán

usualmente objeto de calibración, sino de ajuste por parte de sus fabricantes o por

los servicios de mantenimiento, a tolerancias especificadas y que pueden ser

comprobadas mediante procedimientos conocidos como verificaciones y de las

cuales se obtiene un documento elaborado por el órgano de verificación denominado

en algunas ocasiones certificado de verificación.

Cuando se trata con instrumentos o medidas que puedan ser usadas como

patrones y como tal estén sujetas a calibración en el estricto sentido del vocabulario

mencionado, se procede a la emisión de un certificado de calibración.

1.10 Estructura de un Sistema Metrológico

1.10.1 Introducción

Entre la aplicación práctica de un instrumento de medición y la definición física

de la unidad de medida asociada al instrumento, puede existir una gran cantidad de

pasos que son independientes técnica, geográfica y temporalmente. Al enlace del

instrumento con la definición de la unidad de medida se le denomina Sistema

Metrológico o Sistema de Medición y se lo representa mediante un esquema de

transmisión.

Si se quiere implementar un sistema de medición o sistema metrológico que

satisfaga las necesidades de ciertos sectores del país, es necesario considerar

factores técnicos, administrativos, financieros y, además dificultades de tiempo y

distancia; que de una u otra forma influyen en el establecimiento y mantenimiento de

la eficacia de un esquema de transmisión.

En el campo de la metrología frecuentemente se emplea el término trazabilidad,

por lo que resulta imperante la necesidad de conocer su significado. De acuerdo a la

definición que consta en el Vocabulario Internacional de Metrología, la palabra

trazabilidad corresponde a una cadena continua de comparaciones. Esta cadena se

rompe en ocasiones debido a la distancia entre los laboratorios nacionales e

internacionales poseedores de los patrones primarios, al tiempo, a las dificultades

administrativas, a la falta de personal capacitado y a las prácticas erróneas en

laboratorios locales.

Desafortunadamente el término trazabilidad, en la práctica, sólo significa que

existe una relación entre las lecturas de un instrumento de medida y el

correspondiente patrón de medición local, nacional, internacional o su definición

física. No obstante, el término trazable es conveniente usarlo en el lenguaje común

cuando se define la fuente, es decir, el patrón o instituto a los cuales están

vinculadas las mediciones.

En los siguientes capítulos se usará el término sistema metrológico para

designar una estructura institucional, técnica y administrativa que comprende los

aspectos prácticos de los esquemas de transmisión para cada magnitud así como la

trazabilidad asociada a dicho sistema.

1.10.2 Patrones de Medición

Un patrón es un instrumento de medición destinado a definir o materializar,

conservar o reproducir la unidad de medida de una magnitud, un múltiplo o

submúltiplo de esta unidad, para luego transmitirla por comparación a otros

instrumentos de medición.

Una unidad se define a partir de un fenómeno físico natural que incluye

constantes físicas y atómicas. Por ejemplo, la unidad de masa en el Sistema

Internacional es el kilogramo, el cual se define como la masa de un decímetro cúbico

de agua a su temperatura de máxima densidad de 4 oC. El patrón que representa

esta unidad es un cilindro de aleaciones de Iridio y Platino [1] que se encuentra en la

Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sebres, Francia.

En forma similar se han desarrollado patrones para el resto de unidades

fundamentales del SI, así como para algunas unidades mecánicas y eléctricas

derivadas tales como resistencia, capacitancia, inductancia, etc.

. Patrones Internacionales

Son patrones definidos mediante acuerdos internacionales para servir de base

en la fijación de valores de los demás patrones de una magnitud dada. Representan

las unidades de medida con la mayor exactitud que permite la tecnología de

medición.

Estos patrones son evaluados y verificados periódicamente a través de

mediciones absolutas en términos de las unidades fundamentales se encuentran en

la BIPM y no están disponibles como instrumentos de medición de uso cotidiano o

para realizar comparaciones o calibraciones.

. Patrones Primarios

Son patrones relativos a magnitudes determinadas, que presentan las más altas

cualidades metrológicas en sus respectivos campos. Desde el punto de vista

científico, el patrón primario es aquel que bajo las mejores condiciones posibles

puede ser directamente construido usando la definición de la correspondiente unidad

de medida. La calidad de primario es válida tanto para las unidades fundamentales

como para algunas de las unidades mecánicas y eléctricas derivadas.

Los patrones primarios o nacionales se encuentran en los laboratorios de

patrones nacionales en los diferentes países del mundo en donde existe una

actividad metrológica organizada. Estos patrones se calibran por medio de

mediciones absolutas en cada uno de los laboratorios nacionales. Los resultados de

estas mediciones se comparan entre sí, y se obtiene una representación mundial

promedio para el patrón primario.

El patrón primario en ningún caso debe ser utilizado fuera de los laboratorios

nacionales para mediciones; únicamente se lo utiliza para ser intercomparado con los

patrones testigos1.

. Patrones Secundarios

Patrones cuyo valor es fijado por comparación directa o indirecta con un patrón

primario. Estos patrones a su vez sirven para comparar patrones de orden de

precisión inferior usados en los laboratorios industriales de medición, adoptando el

nombre de patrones de referencia. Son conservados en la industria particular

1 Patrón destinado a controlar la invariabilidad del patrón primario o para

reemplazarlo si ha sido dañado o ha desaparecido.

interesada y se verifican localmente por intercomparación con otros patrones de

referencia.

Los patrones secundarios por lo general, se envían periódicamente a los

laboratorios nacionales para su comparación y calibración con los patrones

primarios, luego son devueltos al usuario industrial con un certificado del valor de

medición en términos del patrón primario.

. Patrones Terciarios o de Trabajo

Patrones que, contrastados por comparación con un patrón de referencia

(secundario), se destinan a verificar los instrumentos de medición comunes de menor

precisión.

Constituyen las herramientas básicas en un laboratorio de mediciones. Son

utilizados para verificar y calibrar la exactitud y el comportamiento de las mediciones

efectuadas en los procesos industriales. Por ejemplo, “un fabricante de resistencias

de precisión, puede utilizar una resistencia patrón (patrón de trabajo) en el

departamento de control de calidad de la planta para verificar su equipo de prueba”

[2].

Mediante este ejemplo, se puede apreciar la importancia de la existencia de un

patrón de trabajo en una industria determinada, para garantizar que las mediciones

efectuadas estén dentro de los límites de exactitud requeridos y ofrecidos al

consumidor. Las funciones de los patrones de trabajo son:

Calibrar los instrumentos de medición de menor precisión;

Contrastar los instrumentos de medición que se consideran como patrones de

trabajo.

1.11 Niveles de Jerarquía en un Sistema Metrológico

No todos los países están en condiciones de establecer un sistema metrológico

completo y más bien deben justificar el esquema planteado de acuerdo a las

necesidades y condiciones locales. Es por esto que la organización internacional de

metrología legal OIML, ha establecido niveles para los laboratorios de metrología

usando las siguientes definiciones:

Nivel-1

Es un laboratorio que mantiene las unidades SI de acuerdo con las resoluciones

de la CGPM. En este nivel se encuentra el patrón primario nacional y los patrones

testigos. Este tipo de laboratorio efectúa calibraciones de otros patrones incluyendo

los patrones nacionales secundarios.

Nivel -2

Un laboratorio que generalmente mantiene los patrones secundarios del país en

el campo de medición pertinente y que lleva a cabo la calibración de patrones de

referencia e instrumentos de referencia usados por los otros laboratorios del país.

Nivel -3

Laboratorios locales capaces de calibrar los patrones de trabajo usados para la

verificación directa en el campo de instrumentos comunes. El nivel -3 puede incluir

los laboratorios industriales acreditados y los del usuario.

Los métodos y medios de comparación entre los patrones secundarios y los de

trabajo son de gran importancia, ya que estos patrones pueden tener grados de

precisión cercanos y su comparación por lo tanto, se hace más delicada.

En un país que no tenga un laboratorio de nivel-1, la palabra primario puede

designar, con fines locales, a un patrón nacional que desde el punto de vista

internacional y científico podría ser considerado como secundario.

La responsabilidad de administrar las unidades de medida nacionales (cadena

nacional de trazabilidad), se distribuye de acuerdo con las actividades

fundamentales, mecánica, electricidad, radiación ionizante, etc.

Diferentes países altamente industrializados han creado los llamados servicios

de calibración o cadenas de calibración las cuales, si existen las facilidades de un

laboratorio de nivel-1, abarcan los esquemas de los laboratorios de niveles 1+2+3; si

este no es el caso, solo los laboratorios de nivel 2+3.

El objetivo de tales cadenas es asegurar la buena trazabilidad de los

instrumentos fabricados, ya que en muchas ocasiones puede no ser suficiente el

contar exclusivamente con la garantía de calidad del fabricante, aún cuando haya

sido emitido en forma de certificado.

1.12 Metrología Eléctrica

Haciendo referencia con el tema propuesto vamos a tratar las características

básicas que comprende el amplio campo de la metrología eléctrica como son sus

patrones, generalidades sobre instrumentos de medición y los diferentes

instrumentos con los que se cuenta en este tipo de mediciones.

1.12.1 Patrones Eléctricos

Los patrones utilizados en laboratorios industriales son de construcciones

relativamente simples y por lo tanto económicas. Su característica más importante es

la estabilidad del valor nominal que presentan. Los patrones más utilizados son:

patrones de resistencia eléctrica, de diferencia de potenciales, patrones de

inductancia propia y mutua y patrones de capacidad, los mismos que serán

abordados de manera general durante el presente capítulo.

. Patrones de Diferencia de Potenciales

El patrón de diferencia de potenciales o de tensión, es una pila voltaica tal que

pueda mantener durante varios años una fuerza electromotriz constante. Se solían

utilizar varios tipos de pilas pero finalmente se aprobó, en calidad de pila patrón, la

pila Weston. Existen dos tipos de esta pila: la denominada normal y la standard. Los

materiales empleados y su construcción en ambos tipos son los mismos, la única

diferencia consiste en el grado de saturación del electrolito compuesto por Sulfato de

Cadmio (CdSO4). La pila normal trabaja con el electrolito saturado y, por lo tanto

contiene exceso de cristales; el electrolito de la pila standard se satura a la

temperatura de 4oC.

La pila Weston fue ideada por Weston en 1892. Consiste en un recipiente de

vidrio de H. En los brazos inferiores están introducidos dos alambres de platino que

conectan con los polos de la pila. El polo positivo de la pila está constituido por

mercurio (Hg) y el polo negativo por la amalgama de Cadmio (Cd+Hg). Como

electrolito actúa la solución de sulfato de cadmio. En la pila normal hay una capa de

cristales se sulfato de cadmio encima de los elementos que constituyen los polos.

Una pasta compuesta de sulfato de cadmio y sulfato de mercurio actúa como

despolarizador. El recipiente herméticamente sellado está colocado en una caja

provista de sus correspondientes terminales.

Características Eléctricas de la Pila Weston Saturada

Fuerza Electromotriz

E= 1,0187 Vabs a los 20oC. Este valor oscila según la marca del fabricante entre

1,0184 y 1,0189 voltios absolutos.

Coeficiente de Temperatura de la F.E.M.

Este coeficiente varía con la temperatura. Su valor es aproximadamente de 40

µV por grado centígrado, cuando la pila trabaja a temperaturas comprendidas entre

10 y 25oC.

Resistencia Interna de la Pila

La resistencia interna depende de la capacidad. En general es del orden de

centenares de ohmios.

Intensidad Admisible de Corriente de Descarga

Se considera que la intensidad máxima de 170 µA durante dos segundos no

afecta la pila. Hay que tener siempre en cuenta que debido a la alta resistencia

interna, cualquier intensidad mayor que la indicada producirá una caída de tensión

apreciable en los bornes de la pila, por lo tanto la intensidad de descarga debe ser

mínima.

. Patrones de Resistencias

Para los patrones de resistencia, se emplean resistores de materiales resistivos

especiales, muy cuidadosamente confeccionados y contrastados con la exactitud

requerida por la clase de exactitud del patrón en cuestión. La clase de exactitud del

patrón está determinada por la diferencia entre el valor real y el valor nominal,

expresada en porcentaje del valor nominal. Los patrones de resistencia deben

caracterizarse por:

Constancia del valor de su resistencia.

Bajo coeficiente de temperatura.

Bajo valor de fuerza termoeléctrica con cobre.

Carencia de inductancia.

Alta resistencia mecánica y térmica.

El patrón está provisto de bornes que pueden ser de cobre o de bronce, y por

tanto existe la posibilidad de generación de fuerza electromotriz termoeléctrica que

puede alterar los resultados de las mediciones. En consecuencia, los patrones

destinados para circuitos de corriente continua deben ser confeccionados con

materiales cuya fuerza termoeléctrica con cobre sea mínima. En cambio, en los

patrones que trabajan en circuitos de corriente alterna, el valor de la fuerza

termoeléctrica carece de importancia, pero es muy importante que estos patrones no

acusen inductancia ni capacidad eléctrica alguna.

El valor absoluto del ohm en el sistema SI se define en términos de las

unidades fundamentales de longitud, masa y tiempo. La resistencia patrón es una

bobina de alambre de alguna aleación, como la manganina, la cual tiene una elevada

resistividad eléctrica y un bajo coeficiente de temperatura-resistencia. La bobina

resistiva se coloca en un depósito de doble pared para prevenir cambios de

resistencia debido a las condiciones de la atmósfera. Con un conjunto de cuatro o

cinco resistencias de un ohmio de este tipo, la unidad de resistencia se puede

representar con una precisión de unas pocas partes de 107 durante varios años.

Cuando el alambre seleccionado para la resistencia proporciona un valor casi

constante en una amplia escala de temperatura, el valor exacto de la resistencia a

cualquier temperatura se puede calcular a partir de la expresión

donde = resistencia a la temperatura ambiente, t.

= resistencia a 25 grados C-

= coeficientes de temperatura.

. Patrones de Inductancia

Se utilizan dos tipos de patrones de inductancia: patrones de inductancia propia

L (autoinductancia), y patrones de inductancia mutua M. Las dos se miden con la

unidad de medida llamada Henrio (H), que se define de la siguiente manera:

a) Una bobina tiene inductancia propia de 1 henrio cuando al variar la corriente

de esta bobina, a razón de 1 amperio absoluto por segundo, se induce en ella

una fuerza electromotriz de 1 voltio absoluto.

b) Entre dos bobinas acopladas magnéticamente existe una inductancia mutua

de 1 henrio, cuando, al variar la corriente en una de las bobinas, a razón de 1

amperio absoluto por segundo, se induce en la otra una fuerza electromotriz

de 1 voltio absoluto.

Los patrones de inductancia propia están formados por un arrollamiento en

forma de bobina, el cual al intercalarse en un circuito, reproduce el efecto inductivo

correspondiente al valor nominal de la inductancia que representa. Los patrones de

inductancia mutua están formados por dos arrollamientos acoplados

magnéticamente, los cuales, al utilizarse en un circuito, reproducen el efecto de

inducción mutua correspondiente al valor nominal de la inductancia mutua que

representan en conjunto.

Los patrones de inductancia deben cumplir varios requisitos similares a los que

rigen los patrones de resistencia. Estos son:

Invariabilidad de la inductancia en el tiempo.


Baja influencia de la intensidad de corriente en el valor de la inductancia.

Poca influencia de la frecuencia en el valor de la inductancia, dentro del

margen nominal de la frecuencia del patrón.

Bajo valor de la resistencia óhmica del arrollamiento en relación con el valor

de la inductancia.

La confección de los patrones de inductancia se hace en base a un cálculo

aproximado. Una vez confeccionada la bobina del patrón, se lo ajusta mediciones a

los valores deseados exactos.

El valor de la inductancia propia L de una bobina depende de su forma, de sus

dimensiones y del medio por el cual atraviesa el flujo de inducción producido por la

corriente que circula por las espiras. La inductancia de una bobina cilíndrica, de “ ”

número de espiras, de sección activa “ ”, de longitud “ ”, cuyo núcleo tiene una

permeabilidad “ ” se expresa [3]:

. Patrones de Capacidad

La unidad de medida de la capacidad eléctrica de un condensador es el faradio.

Según las normas su definición es la siguiente: “Un faradio es la capacidad que tiene

un condensador tal que, al estar sometido a una diferencia de potenciales de un

voltio absoluto, se carga con una cantidad de electricidad igual a un coulombio” [3].

En lugar de faradio, que es una unidad muy grande, se usan más

frecuentemente sus fracciones, estas son: 1 microfaradio (1 µF= 1F.10-6) o 1

micromicrofaradio (1 µµF=1F.10-12), denominado también 1 picofaradio (pF).

Los patrones de capacidad son condensadores de alta calidad, que cumplen

con varios requisitos similares a los que rigen para los patrones de resistencia y de

inductancia. Estos requisitos son:

Estabilidad de su capacidad.


Poca influencia de la frecuencia en el valor de la capacidad.

Angulo de pérdidas δ ínfimo.

Dieléctrico del condensador de muy alta resistencia.

El condensador que, por sus características, más se acerca al ideal es el

condensador de aire. Debido al bajo valor de la constante dieléctrica del aire, este

tipo de condensador sirve como patrón sólo para capacidades pequeñas, pues para

capacidades medianas y grandes el patrón resultaría demasiado voluminoso y

pesado. En consecuencia, los patrones fijos de capacidad a base de condensadores

con dieléctrico de aire, no se fabrican más que para los valores muy reducidos, o

sea, comprendidos entre 0,001 µF y 0,01 µF. Los patrones de capacidad de aire,

regulables, se emplean para las capacidades más pequeñas aun. En estos patrones

de capacidad, de valores tan pequeños, las capacidades de algunos elementos

metálicos empleados en la construcción del patrón, se suman o restan a la capacidad

del patrón. Estas capacidades adicionales dependen de la ubicación del

condensador patrón con respecto a objetos exteriores. La anulación de la influencia

de estas capacidades adicionales, se obtiene protegiendo al patrón con un blindaje

que se conecta a tierra durante el uso.

Otro tipo de condensadores que se emplean para patrones de capacidad en

metrología eléctrica, son los condensadores con dieléctrico de mica, papel o

poliéster. Este tipo de condensador es inferior al del aire, debido a que tienen un

ángulo de pérdidas mayor y su tensión de trabajo es inferior, pero en proporción a su

capacidad es de tamaño más reducido. En la tabla 1.1 se encuentran datos

comparativos de los tres tipos de condensadores patrón: aire, mica y otros

dieléctricos [3].

Tabla. 1.2 Comparación de tipos de condensadores

Condensador

Patrón

Dieléctrico: Aire Dieléctrico: Mica Dieléctrico: Papel,

Poliéster

Valores fabricados

µF 0,0001 a 0,01 0,001 a 1,0 0,001 a 1,0

Precisión

(tolerancia) % +-0,01 a 0,02 +-0,03 a 0,1 +-1,0 a 10,0

Angulo de pérdidas

tgδ 1.10-5 ó menos 1.10-4 ó más 1.10-3 ó más

Tensión máx. de

trabajo V 2000 500 250

1.12.2 Mediciones de Potencia

Relación de Unidades

La potencia eléctrica es la relación entre la energía eléctrica y el tiempo durante

el cual se suministra o consume esa energía. Por eso se la define también como la

energía consumida en la unidad de tiempo.

Siendo =U.I.t, resulta =UI = RI2=U2/R

La unidad de medida de potencia eléctrica en el sistema MKSA es 1 watt – 1

vatio – 1W. Un vatio es la potencia de un sistema que realiza en un segundo un

trabajo igual a 1 julio. También se utilizan las fracciones y los múltiplos del vatio:

Tabla.1.3 Fracciones y múltiplos del vatio

1 mW 1 W . 10-3 0,001 W (un milivatio)

1 kW 1 W . 103 1000 W (un kilovatio)

1 MW 1 W . 106 1000000W (un megavatio)

Las equivalencias con las unidades de otros tipos de energía son las siguientes:

Tabla.1.4 Otros tipos de energía

1 W equivale a 0,101971 kgm/s 0,13596 x 10-2 CV 0,73756/pie.lb/s

1 kW equivale a 101,971 kgm/s 1,359623 CV 1,3412916 HP

Tabla.1.5 Otros tipos de energía

CV o CM = Caballo vapor o caballo métrico; HP = British Horse Power

1 CV equivale a 735,498 W 1 HP equivale a 745,55 W

1 kcal/s equivale a 4186,05 W 1 BTU equivale a 1054,8 W

BTU = British Thermal Unit

Medición de Potencia de Corriente Continua

La potencia de corriente continua s expresa: P= U.I vatios (W) por lo cual se

mide por el método voltiamperimétrico empleando como únicos instrumentos el

voltímetro y el amperímetro. Considerando las dos variantes de conexión de estos

dos instrumentos en el circuito de medición de potencia (Fig 1.1), se puede deducir

que la diferencia entre la variante A y la variante B tendrá importancia únicamente en

los casos de mediciones de potencias muy pequeñas, o sea cuando la potencia

disipada en los instrumentos tenga influencia importante en los valores obtenidos de

la medición.

Figura 1.1. Circuito de medición de potencia

En las mediciones de potencias muy pequeñas se tiene en cuenta la carga

adicional originada por los instrumentos. Se consideran dos casos: uno cuando se

mide la potencia gastada por el receptor (R) y el otro cuando se mide la potencia

suministrada por la fuente de energía. En ambos casos el amperímetro y el

voltímetro pueden ser conectados de modo que el amperímetro mide la intensidad

con un cierto error y la tensión se mide correctamente (fig 1.1 A), o el voltímetro mide

la tensión con error (fig 1.1 B) y la intensidad se mide correctamente.

Al determinar la potencia del receptor con los instrumentos conectados, según

el esquema de la figura 1.1 A la potencia es:

P=UI (1.1)

A A

V V

R R

I

IR

Ur Ur

+ +

- - P

A B Rv

UA

Ra

Donde U es la indicación del voltímetro e I la del amperímetro.

La potencia consumida por el receptor R, por el cual circula la intensidad se

determina así: PR= . El error absoluto es:

(1.2)

Siendo I=IR+IV donde IV es la intensidad que circula por el voltímetro. De esta

ecuación se deduce que el error está originado por la potencia que consume el

voltímetro. El correspondiente error relativo es:

(1.3)

El error es proporcional a la resistencia del receptor y disminuye si se utilizan

voltímetros de alta resistencia interna.

Utilizando la conexión indicada en el esquema de la figura 1.1 B la potencia que

se mide es igual que en el caso anterior:

= (1.4)

Para este caso el error absoluto, o sea, la diferencia entre la potencia medida y

la verdadera es:

(1.5)

De (1.5) se deduce que el error está originado por la potencia que disipa el

amperímetro. El correspondiente error relativo es:

(1.6)

El error es inversamente proporcional a la resistencia del receptor y disminuye

si se utilizan amperímetros de muy baja resistencia interna.

En ambas conexiones, el valor de la potencia absorbida por el receptor R,

medida y calculada a base de las indicaciones del voltímetro y el amperímetro está

afectado por un error sistemático por exceso.

Cuando se trata de medir la potencia suministrada por la fuente, el error

sistemático es por defecto en ambos esquemas, por lo tanto se debe sumar las

respectivas potencias de los instrumentos:

Esquema A:

(1.7)

Esquema B:

(1.8)

En la práctica, con las potencias industriales y con el consumo mínimo de los

instrumentos, los mencionados errores se suelen despreciar, sin embargo los errores

se pueden hacer más despreciables en ambos casos utilizando en las mediciones de

la potencia consumida el esquema A cuando se trata de intensidad de corriente de

valor notable y tensión pequeña y el esquema B en el caso inverso.

Medición de Potencia de Corriente Alterna

Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia

eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los

terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.

En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se

aplica una tensión sinusoidal con velocidad angular y valor de pico resulta:

(1.9)

Esto provocará una corriente retrasada un ángulo respecto de la tensión

aplicada:

(1.10)

La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones

anteriores:

(1.11)

Mediante trigonometría, (1.11) puede transformarse en la siguiente:

http://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angular

http://es.wikipedia.org/wiki/Trigonometr%C3%ADa

(1.12)

Y sustituyendo los valores de pico por los eficaces:

(1.13)

Se obtiene así para la potencia un valor constante, y otro variable con

el tiempo, . Al primer valor se le denomina potencia activa y al

segundo potencia fluctuante.

Potencia fluctuante

Al ser la potencia fluctuante de forma senoidal, su valor medio será cero. Para

entender mejor qué es la potencia fluctuante, imaginemos un circuito que sólo tuviera

una potencia de este tipo. Ello sólo es posible si

, quedando

(1.14)

caso que corresponde a un circuito inductivo puro o capacitivo puro. Por lo tanto la

potencia fluctuante es debida a un solenoide o a un condensador. Tales elementos

no consumen energía sino que la almacenan en forma de campo magnético y campo

eléctrico.

Componentes de la intensidad

Figura 1.2.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivo, izquierda y

capacitivo, derecha.

Consideremos un circuito de C. A. en el que la corriente y la tensión tienen un

desfase . Se define componente activa de la intensidad, Ia, a la componente de ésta

que está en fase con la tensión, y componente reactiva, Ir, a la que está en

cuadratura con ella (Figura 1.2). Sus valores son:

(1.15)

(1.16)

http://es.wikipedia.org/wiki/Solenoide

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_(el%C3%A9ctrico)

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:ComponentesIca.PNG

El producto de la intensidad, , y las de sus componentes activa, , y reactiva,

, por la tensión, , da como resultado las potencias aparente , activa y

reactiva , respectivamente:

(1.17)

(1.18)

(1.19)

Potencia compleja

Figura 1.3.- Relación entre potencia activa, aparente y reactiva.

La potencia compleja (cuya magnitud se conoce como potencia aparente) de un

circuito eléctrico de corriente alterna, es la suma (vectorial) de la potencia que disipa

dicho circuito y se transforma en calor o trabajo(conocida como potencia promedio,

activa o real) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:DiagramaPotenciasWPde.jpg

magnético de sus componentes que fluctuará entre estos componentes y la fuente de

energía (conocida como potencia reactiva).

Esta potencia no es la realmente "útil", salvo cuando el factor de potencia es la

unidad , y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de

satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de

contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se la designa

con la letra y se mide en voltiamperios (VA) (la potencia activa se mide en vatios

(W), y la reactiva se mide en voltiamperios reactivos (VAR)

La fórmula de la potencia aparente es:

Potencia activa

Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un

proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes

dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de

energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por

lo tanto, la realmente consumida por los circuitos. Cuando se habla de demanda

eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.

Se designa con la letra y se mide en vatios (W). De acuerdo con su

expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltiamperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Vatio

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltiamperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

(1.20)

Resultado que indica que la potencia activa es debida a los elementos

resistivos.

Potencia reactiva

Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo

aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia

reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil. Por ello que se

dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltiamperios

reactivos (VAR) y se designa con la letra .

A partir de su expresión,

(1.21)

Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos

reactivos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Volt-ampere

Potencia trifásica

La representación matemática de la potencia activa en un sistema trifásico

equilibrado está dada por la ecuación:

(1.22)

(1.23)

(1.24)

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico

CAPÍTULO 2

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

2.1. Análisis de Mercado

Para el desarrollo del presente proyecto se plantea trabajar con empresas del área

industrial y técnica registrada en el Distrito Metropolitano de Quito; esto debido a que:

Las industrias y manufactureras cuentan necesariamente entre su equipamiento con

medidores eléctricos en alguna etapa de sus procesos de producción;

Las empresas técnicas del ramo de la asesoría y provisión de servicios en el área

eléctrica poseen equipamiento de medida de variables eléctricas o tienen contacto con

empresas a las cuales proveen servicios y tienen instrumentos que se requiere calibrar.

Bajo este contexto, se evaluará la percepción del mercado respecto a las necesidades

inherentes a la línea de trabajo motivo del presente estudio y percepciones del servicio

deseado; esta evaluación se realizará desde dos ópticas:

1. Empresas del ramo técnico

Sobre estas se plantea determinar cómo proceden cuando requieren calibración de sus

equipos de acuerdo a normativas vigentes en el Ecuador; con qué frecuencia efectúan re-

calibraciones de equipamiento eléctrico; costos asociados medios a la re-calibración.

2. Industrias

Sobre este mercado se desea determinar procedimientos a seguir cuando su

equipamiento requiere re-calibración, su servicio técnico (sea interno o externo) mantiene los

equipos calibrados de acuerdo a normativa local vigente; costos asociados.

Tomando en cuenta estos parámetros, se diseñarán entonces dos encuestas diferentes,

puesto que estas estarán dirigidas a nichos de mercado distintos, esto con el fin de

determinar las perspectivas de servicio que tendrán los diferentes públicos probables de la

empresa y los probables volúmenes de ingreso; con estas consideraciones, debe

dimensionarse el mercado meta del proyecto para elaborar la encuesta de modo que sus

resultados sean estadísticamente significativos.

En lo relativo a empresas de servicio técnico, se tomarán en cuenta aquellas registradas

en la Superintendencia de Compañías como proveedoras de servicios de mantenimiento

eléctrico y suministros, las empresas serán del campo privado; bajo esta perspectiva, se

registran las siguientes empresas 75 empresas; el diseño de la muestra para este mercado

es el siguiente:

Fórmula:

Datos:

=?

= 0,5 (probabilidad de que una empresa opte por los servicios del proyecto)

= 1 – = 0,5

= 95% de confianza= 1.68

= 5% (0.05)

= población = 75

Deben efectuarse 60 encuestas a este mercado.

La encuesta a realizar se muestra a continuación:

Pregunta 1

Como realiza la calibración de su equipamiento eléctrico

Lo hacemos en la empresa

Enviamos al equipo a un laboratorio

no realizamos calibración del equipamiento

Pregunta 2

Con qué frecuencia controla la calibración de su equipamiento

Solo al adquirirlo

Cuando presenta lecturas defectuosas

Cada año

Cada seis meses

Cada tres meses

Cada Mes

Pregunta 3

Qué equipamiento es que usa con mayor regularidad

Vatímetros

Cosfímetros

Medidores de Energía

Analizadores Industriales

Otros

Pregunta 4

Qué equipamiento es el que presenta mayores problemas con las lecturas que

provee

Vatímetros

Cosfímetros



Otros

Pregunta 5

Cuál es el equipamiento cuyo mantenimiento resulta más costoso

Vatímetros

Cosfímetros



Otros

Pregunta 6

En las empresas que atiende, qué medidores eléctricos fijos presentan mayores

dificultades de calibración son

Vatímetros

Cosfímetros


Otros

Pregunta 7

Conoce de alguna organización o empresa que calibre equipamiento técnico

SI

NO

Pregunta 8

Cuál es el costo medio anual asociado al proceso de mantenimiento y calibración

de su equipamiento

menos de 100$

De 100$ a 500$

De 500$ a 1000$

Más de 1000$

Pregunta 9

Sabe que existe una normativa vigente para la calibración de equipamiento de

medida eléctrico

SI

NO

Pregunta 10

Estaría dispuesto a usar los servicios de un laboratorio certificado y respaldado

por una institución de prestigio para la calibración de sus equipos según la

normativa vigente

SI

NO

Los resultados obtenidos de esta consulta se muestran a continuación:

Pregunta 1

Cómo realiza la calibración de su equipamiento eléctrico

Lo hacemos en la empresa 10

Enviamos al equipo a un laboratorio 3

no realizamos calibración del equipamiento 47

Total 60

Figura 2.1. Grafica de resultados Pregunta 1

78%

5%

17%

Lo hacemos en la empresa

Envíamos al equipo a un laboratorio

no realizamos calibración del equipamiento

Análisis

Se puede observar que la mayoría de los consultados realiza la calibración de los equipos

por su cuenta y hay un importante grupo que no la efectúa; el proyecto, estos serían los

probables clientes del laboratorio, puesto que la calibración realizada por cuenta propia no

tiene la certificación de cumplir con la normativa vigente; esto debe considerarse al diseñar la

comunicación.

Pregunta 2

Con qué frecuencia controla la calibración de su

equipamiento

Solo al adquirirlo 8

Cuando presenta lecturas defectuosas 40

Cada año 2

Cada seis meses 3

Cada tres meses 7

Cada Mes 0

Total 60


Análisis

La mayoría de consultados recalibra sus equipos solamente cuando sospecha de lecturas

inexactas, no se observa una patrón de calibración o revisión de la misma definido, esto es

una debilidad para los proveedores de servicio técnico puesto que pone en entredicho la

calidad del servicio que proveen; esto debe considerarse para diseñar la comunicación.

14%

67%

3%5%

11%

0%Solo al adquirirlo

Cuando presenta lecturas defectuosas

Cada año

Cada seis meses

Cada tres meses

Cada Mes

Pregunta 3:

Qué equipamiento es que usa con mayor regularidad

Vatímetros 8

Cosfímetros 5

Medidores de Energía 4

Analizadores Industriales 43

Otros 0

Total 60


14%

8%

6%

72%

0%

Vatímetros

Cosfímetros



Otros

Análisis

Los analizadores industriales son los equipos que presentan mayor uso entre los

proveedores de servicio técnico, estos equipos simplifican la obtención de parámetros

industriales, por lo que son de uso más frecuente, el laboratorio debe implementar un área

para la calibración de estos equipos.

Pregunta 4:

Qué equipamiento es el que presenta mayores problemas con las

lecturas que provee

Vatímetros 3

Cosfímetros 4



Otros 5

Total 60


Análisis

Coherente con la pregunta anterior, ya que los analizadores industriales son los de uso

más común, son también los que mayores problemas presentan, esto refuerza la percepción

de necesidad de un área específica para estos equipos.

5%6%

14%

67%

8%

Vatímetros

Cosfímetros



Otros

Pregunta 5:

Cuál es el equipamiento cuyo mantenimiento resulta más

costoso

Vatímetros 2

Cosfímetros 0



Otros 0

Total 60


3%0%

8%

89%

0%

Vatímetros

Cosfímetros



Otros

Análisis

Otra vez son los analizadores industriales los que mayores costos representan para las

empresas proveedoras de servicio técnico, su adecuada calibración puede reducir costos de

mantenimiento si se la realiza con una regularidad estipulada.

Pregunta 6:

En las empresas que atiende, qué medidores eléctricos fijos presentan

mayores dificultades de calibración son

Vatímetros 12

Cosfímetros 13


Otros 15

Total 60


Análisis

Respecto a los indicadores fijos, los resultados están relativamente distribuidos, esto

implica que para el laboratorio, cualquier instrumento de medida puede ser sujeto de

calibración, por ende deben adecuarse instalaciones para cada uno de ellos.

Pregunta 7:

Conoce de alguna organización o empresa que calibre

equipamiento técnico

20%

22%

33%

0%

25%

Vatímetros

Cosfímetros


Otros

SI 7

NO 53

Total 60


11%

89%

SI

NO

Análisis

Entre los consultados, la mayoría no conoce de laboratorios que brinden el servicio de

calibración privada, se puede establecer entonces que no hay competencia posicionada para

el laboratorio, lo que facilitaría el captar el mercado.

Pregunta 8:

Cuál es el costo medio anual asociado al proceso de mantenimiento y

calibración de su equipamiento

menos de 100$ 7

De 100$ a 500$ 41

De 500$ a 1000$ 10

Más de 1000$ 2

Total 60


Análisis

La mayoría de consultados invierte entre $ 100 y $ 500 anuales en calibración de equipos,

debe aclararse que esto no considera costos de oportunidad por no tener el equipo en

óptimas condiciones o entregar resultados inexactos a los clientes. Este resultado servirá

para diseñar el ingreso medio anual esperado.

11%

69%

17%

3%

menos de 100$

De 100$ a 500$

De 500$ a 1000$

Más de 1000$

Pregunta 9:

Sabe que existe una normativa vigente para la calibración de

equipamiento de medida eléctrico

SI 55

NO 5

Total 60


92%

8%

SI

NO

Análisis

Los consultados manifiestan que si conocen la normativa vigente, pese a ello se sabe que

la mayoría calibra los equipos por su propia cuenta, por lo tanto no se espera que los

proveedores de servicio técnico sean estrictos en la observación de la normativa.

Pregunta 10:

Estaría dispuesto a usar los servicios de un laboratorio certificado y

respaldado por una institución de prestigio para la calibración de sus equipos

según la normativa vigente

SI 52

NO 8

Total 60


Análisis

La mayoría de los consultados se manifiesta abierta a la posibilidad de contar con un

servicio de calibración de equipamiento, esto es una oportunidad, se adecúa la comunicación

a las necesidades detectadas por el público objetivo.

En lo relativo a empresas industriales que se supone cuentan con indicadores e

instrumentos de medida eléctrica en sus instalaciones, se tomarán en cuenta aquellas

registradas en la Superintendencia de Compañías como empresas manufactureras de algún

tipo, ignorando en tamaño de las mismas, bajo este contexto, se sabe que en Quito están

registradas 39275 compañías de este tipo [6], dada la gran cantidad de organizaciones

registradas no se incluye en este estudio un anexo con el listado de las mismas, el diseño de

la muestra para este mercado es el siguiente:

86%

14%

SI

NO

Formula:

Datos:

=?

= 0,5 (probabilidad de que una empresa opte por los servicios del proyecto)

= 1 – p = 0,5

= 95% de confianza = 1.68

= 5% (0.05)

= población = 39275

Deben efectuarse 281 encuestas a este mercado

La encuesta a realizar se muestra a continuación:

Pregunta 1

Como proceden cuando tienen problemas con el equipamiento eléctrico de la

empresa

Llamamos a nuestro proveedor de servicio de

mantenimiento

Tenemos un técnico en planta

Llamamos a algún proveedor cuya carpeta o

publicidad tenemos

Pregunta 2

Con que frecuencia requiere ayuda con su equipamiento eléctrico

Más de 5 veces al mes

De dos a cinco veces al mes

una vez al mes

casi no requerimos ayuda

Pregunta 3

Qué equipamiento le presenta mayores dificultades

Vatímetros

Cosfímetros


Otros

Pregunta 4

Conoce de la normativa vigente para el equipamiento eléctrico

Si

No

Pregunta 5

Sabe de laboratorios que calibre equipamiento eléctrico

Si

No

Debe aclararse que esta encuesta se la dirigirá a los encargados de los departamentos

técnicos cuando los haya o a la persona encargada del área operativa de la empresa

consultada. Bajo este contexto los siguientes son los resultados obtenidos:

Pregunta 1:

Como proceden cuando tienen problemas con el equipamiento eléctrico de la

empresa

Llamamos a nuestro proveedor de servicio de mantenimiento 125

Tenemos un técnico en planta 154

Llamamos a algún proveedor cuya carpeta o publicidad tenemos 2

Total 281


Análisis

Como puede observarse la mayoría de empresas o tienen un proveedor de servicios de

mantenimiento o una persona en planta que se dedica a estos menesteres; esto significa que

el laboratorio debe aproximarse a este mercado a través de los jefes de planta o

indirectamente con las compañías proveedoras de servicios.

Pregunta 2:

Con que frecuencia requiere ayuda con su equipamiento

eléctrico

44%

55%

1%

Llamamos a nuestro proveedor de servicio de mantenimiento

Tenemos un técnico en planta

Llamamos a algún proveedor cuya carpeta o publicidad tenemos

Más de 5 veces al mes 3

De dos a cinco veces al mes 254

una vez al mes 21

casi no requerimos ayuda 3

Total 281


1%

90%

8%

1%

Más de 5 veces al mes

De dos a cinco veces al mes

una vez al mes

casi no requerimos ayuda

Análisis

Lo común es de dos a cinco requerimientos técnicos al mes, obviamente no todos estos

daños se deben a calibración, o algún servicio que el laboratorio pueda prestar, pero da una

idea del volumen de movimiento económico que representa el servicio técnico eléctrico.

Pregunta 3:

Qué equipamiento le presenta mayores

dificultades

Vatímetros 123

Cosfímetros 12


Otros 23

Total 281


Análisis

A nivel de equipamiento, son los vatímetros y medidores de energía eléctrica los que

mayores dificultades presentan a nivel industrial, esto debe considerarse para el diseño de la

comunicación.

Pregunta 4

Conoce de la normativa vigente para el equipamiento

eléctrico

Si 26

No 255

Total 281

44%

4%

44%

8%

Vatímetros

Cosfímetros


Otros


Análisis

Se observa que la mayoría de consultados no conocen la normativa relativa a los

indicadores de medición, esto significa que estos medidores quedan calibrados el momento

de la instalación y no se le da ninguna indicación adicional a los encargados.

9%

91%

Si

No

Pregunta 5:

Sabe de laboratorios que calibren equipamiento

eléctrico

Si 35

No 246

Total 281


Análisis

Al igual que en la pregunta anterior es muy poca la información disponible en el entorno al

respecto, esto debe tomarse en cuenta para el diseño de la comunicación.

12%

88%

Si

No

2.2. Definición del Método a utilizar

Una vez efectuada la investigación sobre los componentes del mercado al que el proyecto

tendrá acceso, se establecen las estrategias de acercamiento a los diferentes públicos, para

ello y dados los resultados de las encuestas, se establecen las siguientes premisas sobre las

cuales estructurar las estrategias:

1. El laboratorio tendrá básicamente dos tipos de clientes; las empresas técnicas, a las

cuales no solamente se les brindará el servicio de calibración de su equipamiento, sino que

se espera acceder a su mercado de compañías industriales de forma indirecta, ayudándolos

con la calibración de los equipamientos de sus clientes cuando estos lo requieran y; las

industrias con técnicos de planta, a estas empresas se les dará el servicio de calibración

cuando el jefe de planta lo requiera, de este modo no se interfiere con la línea de negocios

de los primeros clientes y se tiene acceso a la numerosa industria pequeña y grande de la

capital.

2. Los servicios deben proveerse en el laboratorio, en este sentido se plantea que sea el

cliente el que lleve el equipamiento a las instalaciones del laboratorio.

3. Se debe favorecer el establecimiento de una cultura de chequeo de la calibración del

equipamiento, tanto para clientes industriales como para clientes proveedores de servicio

técnico.

Una vez establecidas estas premisas, se enumeran las estrategias a implementarse para

posicionar los servicios del laboratorio entre el público elegido como meta:

1. Para dar a conocer la gama de servicios tanto de los clientes técnicos como de los

industriales, se plantea un acercamiento a través de medios electrónicos y telefónicos, para

ello una vez estructurada la oferta de servicios, se manejará publicidad hacia los clientes

potenciales a través de correo electrónico (mailing) y fax, lo importante es que el cliente sepa

que el laboratorio está operante y conozca los servicios ofrecidos; así se logrará posicionar

al servicio en el corto plazo.

2. Se establecerán programas promocionales para clientes proveedores de servicio

técnico para estimular su petición de servicios.

3. Se debe aprovechar el respaldo del prestigio del Centro de Metrología del Ejército, en

este sentido el servicio debe promocionarse como respaldado por la institución con el fin de

que se reduzca la resistencia inicial a la iniciativa y se favorezca la posibilidad de generar

compra repetitiva del servicio por parte de los clientes.

4. Se debe promocionar el establecimiento de una cultura de revisión y re-calibración

como parte del mantenimiento, tanto para clientes industriales como para proveedores de

servicios técnicos; esto con el fin de reducir costos debido a daños y de oportunidad entre el

público meta y garantizar un ingreso sustentable para el laboratorio.

5. Se debe fijar costos de servicios dentro del rango de $ 100 a $ 500 anuales, que es lo

que regularmente el cliente invierte por su cuenta en re-calibración.

6. Se debe hacer énfasis en la existencia y necesidad de una norma, la falta de

conocimiento o interés en la observancia de las normas técnicas es notoria, la comunicación

debe incluir este desarrollo.

Poniendo en práctica estas estrategias de acercamiento se planea posicionar el servicio

en el mediano plazo y convertir al laboratorio en autosustentable.

2.3. Indicadores

El indicador que se utilizará para determinar el avance del posicionamiento del laboratorio

en el mercado utilizado como meta, será la porción de mercado que captará en el mediano

plazo (cinco años) para esto se diseña la demanda real del proyecto:

Mercado de proveedores de servicio técnico en Quito: 75

Porcentaje de empresas que no acuden a otros laboratorios: 95% (0,95)

Porcentaje de proveedores que usarían los servicios del laboratorio: 86% (0,86)

Demanda real de proveedores de servicio técnico: 0,86x0,95x75 = 61

De estas se plantea captar el 40% ya que no existe competencia posicionada en el medio:

Clientes técnicos meta: 25 empresas

Mercado de industrias manufactureras de Quito: 39275

Porcentaje de industria que no trabaja con proveedor de servicio técnico: 56% (0,56)

Porcentaje de industrias que requieren de 2 a 5 servicios al mes: 90% (0.9)

Demanda real = 0,9 x 0,56 x 39275 = 19795

De estas se plantea captar el 5% debido a las dificultades logísticas que involucra el llevar

el equipo desde la industria hasta el laboratorio por parte de los encargados técnicos,

entonces:

Clientes industriales meta: 0,05 x 19795 = 990

Se plantea acceder a este mercado total en un periodo de cinco años contado a la fecha

de la implementación y puesta en marcha del laboratorio, la demanda meta total se

alcanzará al finalizar el quinto año y se planea un incremento del 10% en la participación del

mercado anual, así se estructura la siguiente tabla que servirá como base para la evaluación

del alcance de los objetivos inherentes a la participación de mercado:

Tabla 2.1. Tabla para la evaluación del alcance de los objetivos

Año Cliente

técnico

Cliente

industrial

1 17 676

2 19 744

3 21 818

4 23 900

5 25 990

CAPÍTULO 3

EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DEL DISEÑO

3.4 Antecedentes

El primer paso a dar es hacer un inventario de las necesidades para las

actividades metrológicas en el campo de la energía y potencia eléctrica, tomando en

cuenta el alcance de la organización, los requisitos establecidos por las leyes y las

regulaciones existentes y las que puedan surgir en el futuro, así como también los

medios de los que se dispone dentro de la organización o en otras con las que se

pueda establecer convenios de cooperación. Siendo este último punto cada vez más

importante en vista del constante desarrollo tecnológico, la evolución industrial y

comercial, así como el continuo incremento en los costos de dichos laboratorios.

Cabe mencionar que cualquiera que sea el costo, incluido equipos avanzados

instalados en el laboratorio, personal calificado y operación, será a la larga un factor

predominante desde el punto de vista económico.

En función de la experiencia de laboratorios de países que, durante su

construcción, disponían de los fondos necesarios para cubrir los costos de operación

y desarrollo. En este caso, si no existe financiamiento continuo, dichos laboratorios

pueden convertirse en ineficientes luego de varios años y no contribuir en lo posterior

al desarrollo del país.

Si no se puede prever un adecuado presupuesto operacional, proveniente de las

contribuciones estatales en este caso y/o a partir de ingresos propios por los

servicios prestados, es mucho mejor limitar las actividades del laboratorio mediante

convenios de cooperación con otros organismos en el país y hacer lo posible, desde

el punto de vista operacional, por cubrir únicamente las actividades no abarcadas por

otros organismos. En resumen, las actividades, los laboratorios y los presupuestos

deben ser planificados de tal manera que permitan un funcionamiento eficiente que

pueda ir a la par con la evolución de la tecnología tanto en la obtención del

equipamiento como en la capacitación del personal adecuado.

3.4.1 Planificación

La metrología en general, y la metrología eléctrica en particular, constituyen una

tarea obligatoria no solo desde el punto de vista de los requisitos legales para el

comercio, la salud y la seguridad sino también para prácticamente todas las

actividades industriales. Los patrones eléctricos de medición son, por lo tanto, un

punto de partida básico para las actividades de metrología en todos los países.

El tipo de patrones eléctricos de medición escogidos para nuestro país,

dependerá más de los factores prácticos que de las consideraciones teóricas

basadas únicamente en las definiciones del S.I.

Esta forma de planificación, es decir, a partir de los puntos más bajos de los

esquemas de transmisión, no significa sin embargo, que los costos de equipamiento

y otras facilidades sean más bajos.

El objetivo de la planificación debe ser ofrecer los servicios esperados. Es

necesario, por lo tanto, un cuidadoso inventario de las necesidades metrológicas en

todos los campos relacionados con la energía eléctrica y potencia, no solo desde el

punto de vista del tipo de instrumento y la precisión requerida, sino considerando

también la cantidad anual de verificaciones y su distribución geográfica, tomando en

cuenta que una gran cantidad de instrumentos que requieren una verificación regular

no pueden ser llevados al laboratorio central.

La cantidad de instrumentos sometidos a control legal debe ser por lo tanto

estimada de acuerdo a su categoría a partir de registros disponibles o declaraciones

de órganos relacionados con el comercio, el transporte y otros sectores públicos y

privados que disponen de equipo eléctrico.

En lo que se refiere a equipo que no está sometido a control legal, es más difícil

hacer estimaciones. Algunos servicios de metrología en países totalmente

industrializados pueden recibir cantidades muy bajas de estos instrumentos para su

verificación, debido al hecho de que las empresas fabricantes hacen uso de sus

propios laboratorios de metrología o a que, en algunos casos, ni siquiera prestan

atención suficiente a los aspectos metrológicos. Para un país en desarrollo como el

nuestro se recomienda que se base la planificación de un laboratorio de metrología

eléctrica, en un esquema que incluya la supervisión metrológica en una medida

ligeramente superior a la de un país desarrollado, mediante la verificación de

instrumentos que no serían sometidos a control en estos países desarrollados.

Esto se debe a que la organización metrológica oficial de un país en desarrollo

tiene que ofrecer con más frecuencia, servicios que se necesitan en la realización de

funciones como el control de calidad de productos importados o fabricados para

consumo interno. Otra razón puede ser la necesidad de ofrecer asistencia de

verificación voluntaria a las industrias locales, como un mecanismo de promoción por

parte del gobierno a las actividades metrológicas.

Si se puede establecer un inventario realista de las necesidades de calibración de

la industria local, y de esta lista resulta que alguna instrumentación metrológica muy

particular se tiene que conseguir solamente para unos pocos usuarios, es

aconsejable establecer un acuerdo con las partes interesadas mediante el cual el

laboratorio verificará el equipo de estas partes en intervalos previamente

determinados.

Este método de confirmación de los potenciales usuarios, constituye en realidad

una mejor base para la planificación del equipo, edificios, personal y facilidades de

transporte, que el método mediante el cual se confirma posteriormente a los usuarios

del laboratorio, actualmente aplicado en muchos laboratorios de calibración.

Además, el establecimiento de un contrato de calibración permite establecer de

antemano los costos, tanto para el cliente como para el laboratorio.

Volviendo a los patrones básicos nacionales (o donde sea aplicable a los patrones

de referencia local), estos son seleccionados en base a las necesidades y en rangos

adecuados, estableciéndose los requisitos para los edificios, el presupuesto y el

personal adecuado para trabajar con dichos patrones. Es mucho más difícil planificar

las necesidades requeridas para una operación eficiente del laboratorio en su

conjunto, tomando en cuenta la carga de trabajo necesaria y las condiciones locales.

La descripción del equipo a instalarse en el laboratorio puede encontrarse en la

literatura respectiva, pero la cantidad requerida, su conformidad con las condiciones

locales y las dificultades en su obtención deben ser sometidas a un estudio

preliminar.

En resumen, para emprender en la creación de un laboratorio de energía eléctrica

y potencia es necesario:

Definir los objetivos que tendrá el laboratorio y la interrelación de las

actividades de éste con las actividades productivas o de servicio del Centro

de Metrología del Ejército.

Hacer un inventario de la variedad y cantidad de instrumentos de medición

y sus niveles de precisión, de cada magnitud física que estará bajo el

control del laboratorio.

Evaluar las inversiones necesarias para la creación de dicho laboratorio.

Definir las posibilidades de reparación de los instrumentos de medición,

mediante el establecimiento de un mecanismo adecuado de adquisición de

repuestos y accesorios.

Fundamentar técnica y económicamente la creación del laboratorio, así

como evaluar, aunque sea tentativamente, la rentabilidad, tiempo de

recuperación del capital y eficiencia técnica y económica del mismo.

Es necesario realizar la fundamentación técnico-económica teniendo en cuenta los

siguientes aspectos:

a) Aspectos económicos

Costo de los patrones de verificación y de los medios básicos y

auxiliares con que contará el laboratorio.

Costo de la construcción, acondicionamiento o climatización del local de

calibración.

Costo de las calibraciones totales de los patrones con qué contará el

laboratorio.

Costo de las calibraciones que sería necesario realizar a los

instrumentos que posee el laboratorio, en otro laboratorio.

b) Aspectos técnicos

Periodicidad para la verificación de los medios de medición.

Cantidad necesaria de instrumentos de medición para usarlos como

repuesto en el proceso productivo o de servicios para poder verificar

éstos en los casos indispensables.

Posibilidad de sacar del proceso productivo o de servicio, los

instrumentos de medición (calibración móvil).

3.4.2 REQUISITOS PARA LA OPERACIÓN EN EL CAMPO.

Cierta cantidad de calibraciones pueden y deben realizarse en las condiciones de

trabajo del fabricante, por lo cual, el laboratorio tendrá que ser equipado con medios

para la calibración, utilizando patrones transportables. Esto constituye, por lo tanto,

un nexo útil entre la metrología y el ensayo de los productos. El personal destinado a

realizar el ensayo de los productos deberá también ser equipado con instrumentos

de referencia o productos de referencia, cuyas características serán monitoreadas

utilizando el equipo de laboratorio.

La supervisión de los esquemas de control de calidad necesitará también de

visitas no anunciadas a los fabricantes, acompañada muchas veces por la toma de

muestras de la producción. Los laboratorios metrológicos deben tener, por

consiguiente, medios de transporte adecuados a su disposición. Es necesario

enfatizar que “la efectividad de cualquier actividad metrológica depende de la

disponibilidad de medios de transporte adecuados exclusivamente usados con este

fin y de la provisión de un presupuesto para cubrir los gastos operacionales de

dichos carros y camiones” [1].

3.2. Disposición General del laboratorio.

Aunque los requisitos en cuanto al acondicionamiento (estabilidad de la

temperatura, bajo nivel de vibración, etc.) son generalmente rigurosos para los

laboratorios de metrología por lo demás son generalmente fáciles de planificar.

De manera general el edificio donde deberá funcionar el laboratorio debe ser de

estructura de hormigón armado con paredes hechas preferiblemente de ladrillo o de

bloques huecos de concreto. Las paredes de hormigón armado deben evitarse por

varias razones tales como: vibraciones, dificultades en la fijación de equipos a las

paredes, bajo aislamiento térmico, etc. Las paredes internas pueden ser hechas de

ladrillo.

Las ventanas no deben ser demasiado amplias (alrededor de 100 cm de ancho).

La altura libre de la habitación en el interior deberá ser al menos 3,20 m de modo que

permita la instalación de techos falsos para la ubicación del sistema de

acondicionamiento de aire en algunas habitaciones y en todos los pasillos.

Los pasillos deben ser suficientemente amplios de modo que se puedan

desplazar con facilidad las mesas móviles con equipos. Es muy importante que las

puertas sean lo suficientemente amplias para permitir que los equipos de medición y

muebles se puedan trasladar e instalar con facilidad.

La cubierta del piso constituye un problema y un motivo de compromiso. Debe ser

resistente a las cargas y al desgaste, dura, no debe permitir la retención del polvo o

abrasión, que no produzca electricidad estática, que no resbale cuando esté mojada,

fácil de limpiar y resistente al fuego. El aglomerado de piedra de alta calidad

resistente a las cargas, o los mosaicos de cerámica pueden servir en los pasillos o

en los corredores. Sin embargo, en los laboratorios debe usarse un enlosado de

plástico duro que no esté expuesto a los aumentos de electricidad estática.

Cuando se va a instalar el sistema de acondicionamiento de aire, es necesario

destinar una habitación especial para el intercambiador de calor y el equipo de

ventilación. La maquinaria para el acondicionamiento de aire debe ser instalada fuera

del edificio de metrología en una habitación de construcción especial.

Las tuberías de agua y los canales de desagüe deben seguir líneas de

distribución vertical a través del edificio, mientras que los conductos portacables para

el aire acondicionado y la electricidad se distribuyen horizontalmente con adecuadas

cajas de distribución.

Por razones de eficiencia y disipación de calor, el sistema de iluminación estará

hecho a base de lámparas fluorescentes.

En lo que se refiere a la habitación principal del laboratorio, ésta debe reunir los

siguientes requisitos:

Estar cerradas y protegidas de ruidos y vibraciones, así como de la

influencia de agentes que faciliten la corrosión y suciedad.

Que los puestos de trabajo tengan una iluminación no menor de 300 lux

cuando se usan lámparas fluorescentes.

Mantener en el área de trabajo una humedad relativa cuyo valor esté

comprendido entre (65±15)%.

La vibración en el puesto de trabajo no debe producir oscilaciones que

sobrepasen el 0,25 del valor de división de la escala del más sensible de

los medios de medición que se encuentren en dicho puesto de trabajo.

Garantizar en el área de trabajo una temperatura de (20±5) °C. La

desviación permisible de dicha temperatura debe corresponder a los

requisitos establecidos en las normas de los métodos y medios de

medición correspondientes.

3.2.1 Requisitos especiales de acondicionamiento de aire

Sin tener en cuenta el clima e independientemente de calefacción o enfriamiento

provistos para establecer el confort de las habitaciones, la metrología requiere en

muchos casos de climatizadores especiales para obtener condiciones de operación

reproducibles y comparables. Los requisitos son diferentes dependiendo del tipo y la

precisión de los instrumentos que serán calibrados.

El principal objetivo de un sistema de aire acondicionado es obtener:

Una temperatura estable.

Una humedad del aire relativamente baja.

Sin embargo, en general no existen requerimientos rigurosos en cuanto al polvo,

excepto que cualquier entrada de aire fresco debe ser cuidadosamente depurada y

todas las ventanas deben ser herméticas al polvo.

En cuanto a la humedad, el riesgo de mayor cuidado en metrología es la

condensación que conduce incluso a descargas disruptivas en los instrumentos

electrónicos.

La humedad relativa tiene una gran variación con la temperatura; por lo tanto, en

una habitación con contenido de humedad constante puede producirse un

incremento típico del 5% por una variación en la temperatura de solamente 1°C. Por

consiguiente, el sistema de acondicionamiento de aire de estas habitaciones debe

trabajar continuamente y en ningún caso debe ser sometido a interrupciones diarias

que en la mayoría de los casos conducirán a la condensación en el instrumento

metrológico como en los ductos de aire acondicionado.

Con relación a la temperatura, lo más importante es obtener una buena estabilidad

antes que un ajuste estable de la temperatura ambiente. La conservación de la

temperatura constante puede lograrse de varias formas. Primero es necesario aislar

adecuadamente las habitaciones en lo que tiene que ver a las paredes que poseen

una temperatura diferente (paredes externas). Esto puede hacerse mediante la

utilización de una pared adicional, produciéndose de esta manera un espacio hueco.

La utilización del aislamiento con espuma de uretano, que es muy efectiva para una

baja transferencia de calor, se debe evitar por razones de seguridad contra

incendios.

Existen laboratorios de metrología que han sido construidos utilizando un sistema

de aire acondicionado centralizado. Dichas instalaciones son muy efectivas pero solo

se justifican cuando varios laboratorios adyacentes deben ser controlados y

mantenidos a la misma temperatura media. Sin embargo, cuando el volumen de

actividades relacionadas con una precisión alta es limitado, se recomienda instalar

aire acondicionado de laboratorio con control de temperatura de alta precisión.

Es muy importante que las unidades de aire acondicionado estén provistas de

controles de precisión de temperatura y humedad, mediante sensores

adecuadamente instalados en la habitación del laboratorio. Por lo tanto, es necesario

proveer, además de las descripciones de la habitación, condiciones exteriores del

tiempo y los diseños con los siguientes datos típicos: área de trabajo, número de

personas que trabajan en el área, disipación de calor, temperatura nominal y

variación permisible de temperatura.

La humedad relativa para todas las habitaciones no debe exceder el 70% en las

condiciones más desfavorables.

En la práctica, las variaciones de temperatura son el doble de los datos objetivos

establecidos. Sin embargo, la experiencia de laboratorios en operación, permite

concluir que los datos utilizados en la planificación del sistema de aire acondicionado

deben ser menores que los datos reglamentados para evitar un control de

temperatura demasiado severo. La indicación del número de personas en las

habitaciones permitirá calcular el número de entradas de aire fresco. Los

registradores de temperatura y humedad serán instalados en todas las habitaciones

especialmente climatizadas.

Cabe anotar además, que algunos equipos electrónicos que funcionan en forma

continua, tales como los patrones de frecuencia, están destinados a operar a una

temperatura máxima de 30 °C que no debe excederse en ningún momento.

3.2.2 Requisitos de suministro eléctrico

Las líneas de suministro eléctrico hacia el laboratorio deben ser dimensionadas

por encima de la corriente normal de consumo de los equipos; en otras palabras, la

energía instalada para los equipos del laboratorio debe ser amplia comparada con la

energía media suministrada por el transformador central de distribución. Esto permite

disminuir el efecto de las caídas de tensión en las líneas internas que son conflictivas

en ocasiones. Los laboratorios deben estar provistos con líneas trifásicas con neutro,

aun cuando solo sean necesarias líneas monofásicas. Con esto se puede realizar

varios circuitos para los tomacorrientes en cada habitación y dejar varios circuitos

como respaldo. La iluminación de las habitaciones y corredores, así como el sistema

de aire acondicionado serán realizados, por supuesto, en circuitos separados.

Varios tipos de actividades dentro del laboratorio requieren de funcionamiento

continuo de los equipos patrones; mientras que otros pueden requerir que la energía

se desconecte por razones de seguridad.

La conexión de la energía del laboratorio debe realizarse en forma individual

mediante un panel interruptor convenientemente instalado en la entrada de la

habitación.

El laboratorio debe contar con una conexión a tierra de seguridad independiente,

conectada de tal forma que de ninguna manera pueda servir como neutro para la

línea monofásica. La correcta instalación del sistema de puesta a tierra debe ser

revisada por los especialistas encargados de la recepción de la instalación eléctrica.

El tablero de distribución estará provisto, además de un interruptor principal

(contactor), de una serie de interruptores automáticos monofásicos preferiblemente

conectados a las diferentes líneas de la habitación. Estos interruptores automáticos

son de diseño preferiblemente modular para permitir la combinación de 16, 25 y 32

amperios. Si el suministro es de 220 voltios, será razonable seleccionar la mayoría

de los interruptores automáticos (o fusibles) para 16 A. Los instrumentos de medición

deberán estar protegidos por sus propios fusibles internos. Tendrán que instalarse

líneas especiales individuales para los equipos que requieran más corriente.

Las transmisiones de radiofrecuencia producen una forma de energía que

interfiere en otros sistemas. Por lo tanto, se debe tomar las medidas correctivas y

preventivas necesarias para aislar al laboratorio de estas interferencias que se

presentan por lo general en las zonas pobladas, donde existe una gran afluencia de

este tipo de emisiones (TV, comunicaciones militares y comerciales, radiodifusión,

etc.).

Existen varios métodos para evitar este problema, siendo el más recomendable el

blindaje RF. Para conseguir un buen nivel de aislamiento de interferencias RF en el

laboratorio, debe implementarse la llamada Jaula o Pantalla de Faraday. Para

realizar este apantallamiento se debe incluir en la estructura del laboratorio una malla

metálica de recubrimiento en paredes, techo, piso y puertas. La malla estará soldada

en todas sus partes y totalmente unida al sistema de tierra del laboratorio.

La mayoría de técnicas actuales de semiconductores (TTL, CMOS, LED,

BIPOLAR, etc.) son susceptibles a daños debido a descargas electrostáticas. Es

necesario entonces, proyectar un sistema de protección contra descargas

electrostáticas.

Las principales causas de electricidad estática que hay que eliminar y contra las

cuales se debe proteger son: separación de superficies en contacto (metal, carbón

metálico y piel humana).

Para prevenir daños de componentes por descarga electrostática, se deberá

proceder según las siguientes recomendaciones, extraídas de las normas MIL-B-

81705, DOD-STD-1686 y DOD-HDBK-263 referentes a componentes y tarjetas PC:

Guardar todos los plásticos comunes: envases, recipientes, productos de

vinyl, etc.

Los técnicos deberán usar ropa de algodón, pulseras antiestáticas sobre la

piel, etc., como se observa en la Figura 3.1

Las mesas tendrán recubrimiento antiestático conectado a tierra, etc.

Figura 3.1. Ilustración de las precauciones para evitar descargas electrostáticas

3.2.3 ACCESORIOS DEL LABORATORIO

La gran cantidad y tipos de accesorios requeridos por los laboratorios,

generalmente implica la fabricación especial por parte de los proveedores locales, en

la mayoría de los casos no existen muchas dificultades para dicha fabricación.

Para un desempeño eficiente del personal de planta, se recomienda los

siguientes accesorios y muebles:

Armarios para el almacenamiento de cables, accesorios y repuestos.

Estanterías para bodegas de equipos y materiales. (Figura 3.2)

Mesas de trabajo para verificación y ajuste.

Mesa para computador y accesorios.

Mobiliario completo para área administrativa y biblioteca.

Figura 3.2. Estantería abierta

Parte de estos accesorios permanecerán en lugares fijos, pero algunos de ellos

deberán ser fácilmente transportables de acuerdo a las necesidades y a la llegada de

equipos cuya instalación no puede preverse con anterioridad.

La mayoría de los bancos de trabajo deben estar provistos con lo necesario

para que el técnico trabaje sentado. Con el fin de evitar la necesidad de sillas de

laboratorio altas, la altura de estos bancos debe ser de 75 u 80 cm. Los bancos de

trabajo estarán compuestos por mesas que no sean demasiado grandes y que se

ajusten dimensionalmente al módulo del laboratorio. La longitud de la parte superior

de la mesa debe ser preferiblemente el doble de su ancho, aunque esta no es una

condición absoluta y depende de las dimensiones internas del laboratorio y del área.

Teniendo en cuenta las dimensiones de muchos instrumentos, que la anchura

(o profundidad) no sea menor de 65 cm y no mayor de 75 cm. La longitud

correspondiente debe ser, por lo tanto, de 130 cm como mínimo y de 150 cm como

máximo. Debe prestarse especial atención a la estructura de la parte superior de la

mesa, que debe estar hecha de cartón de fibra laminado o cartón de partícula. Los

bordes no deben ser frágiles y no deben estar hechos de laminado.

Tampoco deben utilizarse bordes metálicos puesto que las mesas llevarán

cables eléctricos. Como material para los bordes puede utilizarse madera dura de 8 o

10 mm de grueso o cintas de polietileno de 2 mm de grueso. Deben disponer de

gavetas inferiores para guardar herramientas y accesorios de trabajo (cables,

conectores, etc.). A pesar de que no existe un diseño funcional que permita ubicar en

ellas todos los instrumentos y accesorios necesarios para un buen desempeño del

trabajo a realizarse. La figura 3.3 presenta un modelo funcional de banco de trabajo

que puede satisfacer la mayoría de necesidades.

Figura 3.3. Banco de trabajo de laboratorio

En vista de que el diseño del banco de trabajo permitirá al técnico trabajar

sentado, es necesario disponer de una silla que facilite su movimiento en el banco de

trabajo. La ilustración de una silla móvil que cumple con estas características se

presenta en la figura 3.4.

Figura 3.4. Silla giratoria para laboratorio

Para el almacenamiento de los instrumentos del laboratorio se debe seleccionar

un armario de doble puerta de acero (sin cristal). Los estantes, así como sus partes

fijas, deben ser reforzados. Las dimensiones preferidas de dichos armarios son de 50

cm de profundidad, 100 cm de ancho y 185 a 190 cm de alto.

Las mesas sobre ruedas son también muy útiles dentro del laboratorio para el

transporte de equipos que serán compartidos por varias mesas de trabajo. Este es el

caso, por ejemplo de los patrones de trabajo. En la figura 3.5. se muestra un modelo

de mesa sobre ruedas que encaja con la mesa de laboratorio.

Figura 3.5. Mesa sobre ruedas

3.3 Equipamiento del laboratorio

Sin lugar a duda el aspecto más importante que debe ser considerado en la

selección de la instrumentación de referencia, es la determinación de la cantidad y el

tipo de patrones de calibración necesarios. Para determinar el tipo de patrones

necesarios, se debe como primer paso conocer la cantidad de equipos que serán

calibrados y sus especificaciones técnicas. Posteriormente los equipos son

segregados en categorías de acuerdo a su función. Las especificaciones de cada

ítem son listados de acuerdo a la disciplina de medición de cada categoría. La

precisión más alta dentro de una disciplina particular determina la precisión del

patrón requerido, ya que el patrón debe ser al menos 4 veces más preciso que la

unidad a ser calibrada, para mantener una trazabilidad adecuada. Este es un paso

cualitativo de selección.

El segundo paso es la selección cuantitativa del patrón más apropiado. Para

realizar esta selección se establecen parámetros evaluativos de los patrones que

constituyen las opciones de selección, una vez que han cumplido con las condiciones

de precisión establecidas en el paso cualitativo. Cada uno de estos parámetros son

valorados entre 1 y 5. Las puntuaciones son totalizadas y el patrón que ha recibido la

más alta puntuación es el mejor candidato.

Para aclarar de mejor manera este proceso de selección de patrones a

continuación se presenta un ejemplo ilustrativo.

Se supone que existe el siguiente inventario de equipos:

Tabla 3.1. Inventario de equipos

EQUIPO DESCRIPCIÓN

ME 6/U MULTÍMETRO

260 MULTÍMETRO

3400 VOLTÍMETRO

453 GENERADOR (Frecuencia)

614 GENERADOR

652 A GENERADOR (Señal)

7901 OSCILOSCOPIO

PASO CUALITATIVO

El equipo es segregado en categorías

Tabla 3.2. Segregación en categorías

MEDIDORES GENERADORES OSCILOSCOPIO

ME 6/U 652 A 453

260 614 7901

Las especificaciones técnicas (precisiones de medición) de los equipos de cada

categoría son listados de la siguiente manera:

Tabla 3.3. Precisiones de medición

MEDIDORES VDC IDC VAC IAC OHMS RES. FREC

ME/6U 2 % 5% 3% 5% 2% 1 Khz

260 1% 2% 1% 2% 1%

3400 0.1% 10 Mhz

En vista de que el patrón debe ser 4 veces más preciso que el instrumento a

calibrar y considerando las especificaciones del cuadro anterior, el patrón para la

categoría de medidores debe ser capaz de entregar las siguientes precisiones:

Tabla 3.4. Precisiones del patrón a utilizar

VDC IDC VAC IAC OHMS RES. FREC.

REQUERIMIENTOS .025% .5% .25% .5% .25% 10 Mhz

PASO CUANTITATIVO

Asumiendo que los patrones medidores listados a continuación cumplen las

especificaciones de precisión establecidas, se consideran los siguientes parámetros

de evaluación y su puntuación respectiva: [4].

Tabla 3.5. Parámetros de evaluación y su puntuación

PATRONES DISP ESPEC COSTO SOP. TEC DOC CONF. GRT RESP TOTAL

5100B 3 4 3 5 5 5 5 5 35

829B 5 3 4 3 3 4 5 5 32

6520 5 5 5 3 1 2 2 2 25

De acuerdo a las precisiones requeridas y la evaluación de los parámetros

establecidos, se puede apreciar que el 5100B representa el patrón más apropiado

para cumplir con la carga de trabajo existente.

En lo que tiene que ver a la cantidad de patrones necesarios, se debe conocer, a

más de la cantidad de instrumentos a ser calibrados y sus especificaciones, la

periodicidad de verificación de dichos instrumentos.

Con respecto al resto de instrumentos de referencia, los esquemas de

transmisión de la unidad sugeridos en secciones anteriores, están destinados a

suministrar una línea de equipos confiables en el tiempo o que puedan calibrarse con

facilidad.

Una buena práctica consiste en emplear simultáneamente al menos dos tipos de

instrumentos diferentes, como por ejemplo, una fuente calibrada de voltaje

conjuntamente con un voltímetro digital de precisión, aunque en realidad solo sea

necesario uno de estos instrumentos. Esta forma de duplicación o redundancia

ofrece un buen aseguramiento metrológico, siempre que al menos uno de los

instrumentos se verifique con los patrones de referencia.

Para contrarrestar la influencia de las fallas de los equipos, también es

aconsejable proveerse de duplicados de los equipos electrónicos. En este sentido,

será recomendable normalizar determinados equipos electrónicos para permitir una

fácil comparación interna.

La selección de la instrumentación de referencia debe realizarse de tal forma,

que reduzca al máximo la necesidad de realizar calibraciones en otros laboratorios.

Esto puede lograrse procurando, siempre que sea posible, un tipo de equipo que

requiera una sola calibración inicial.

A continuación se presentan los diferentes equipos seleccionados que en virtud

de sus características, creo que son los más idóneos para cubrir las necesidades de

calibración consideradas en este capítulo.

Todas las especificaciones dadas en esta sección para la disposición general de

un laboratorio de energía electrónica, obedecen a normas establecidas por la OIML

para la creación de Laboratorios de Metrología.

COMPARADOR COM 3003

Estos comparadores son usados normalmente por institutos metrológicos, así

como por laboratorios de ensayos oficiales, empresas de electricidad y fabricantes de

medidores asegurando su trazabilidad a estándares nacionales o internacionales. De

acuerdo a las exigencias del mercado se puede optar por el COM 1003 para una

operación monofásica y el COM 3003 para la puesta en marcha de una operación

trifásica. Puede ser utilizado tanto como norma para el traslado AC/DC así como

para tensiómetros y desarrollos polifásicos y de sistemas de medida energética en un

laboratorio.

Entre sus principales características se encuentran:

Alta exactitud, independientemente del tipo de medición.

Muy buena estabilidad a largo plazo.

Empleo de transformadores de corriente.

Tiempo de calibración del patrón establecido cada 2 años por PTB.

Interfaces RS 232 e IEEE 488.

Instrucciones conformes a la interfaz IEEE 488 SCPI.

Selección automática del rango de medición.

Una sola entrada de corriente para el rango de medida total.

Monitoreo de la exactitud en forma directa mediante patrones de

frecuencia y DC.

Figura 3.6. Comparador COM 3001

Dentro de las funciones más relevantes de este equipo se encuentran:

Utilización de un aplicativo denominado Windows SSM 3000 que viene

incluido en el equipo compatible con los sistemas operativos XP,

Windows 95, 98, Vista.

Mediante este software se pueden representar de manera fácil varios

resultados entre los que se encuentran: presentación de valores actuales,

representación vectorial, curvas de tensión, medición del error y análisis

de armónicos.

Figura 3.7. Representación de valores actuales

Figura 3.8. Representación vectorial

Figura 3.9. Curva de tensión

Figura 3.10. Análisis de Armónicos

En el Anexo 1. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas del

Comparador COM 3001.

PATRÓN PORTÁTIL CLASE 0.1 MT300

El MT300 es un patrón portátil basado en la más moderna tecnología en lo

referente a la medición de potencia y energía. Empleando diversos elementos de

medición combinados con un fácil concepto operativo, este equipo proporciona la

mayor flexibilidad posible para poder efectuar una exhaustiva verificación de los

contadores instalados en el campo.

Entre las principales características de este equipo tenemos:

Fácilmente operable a través de un menú guiado por teclas.

Diversas posibilidades de configuración adicionando adaptadores de

medición.

Excepcional estabilidad en la medición a largo plazo y por temperatura.

Medición de intensidad hasta máx. de 120 A con pinzas con error

compensado.

Memoria interna para almacenar resultados de medición y datos de clientes.

Gestión de datos basada en Windows, software MTVis, para evaluar los

resultados.

Sistema de control externo, vía PC , con software de control basado en

Windows.

Medición de intensidad hasta un máx. de 10000 A utilizando el adaptador

correspondiente.

Medición de voltaje hasta un máx. de 40000 V utilizando una Pértiga ("stick")

de alta tensión.

No introduce error adicional en las mediciones reactivas.

Clase de Exactitud 0.1

Figura 3.11. Patrón Portátil MT300.

Dentro de sus funciones se detallan:

Verificación de contadores de energía eléctrica de 2 ,3 Y 4 hilos.

Verificación de los registradores de energía y potencia.

Medición de potencia y energía activa, reactiva y aparente.

Medición en los 4 cuadrantes.

Medición de frecuencia, ángulo de fase y factor de potencia.

Análisis de armónicos para los voltajes e intensidades hasta el 40°

armónico.

Medición del factor de distorsión.

Representación vectorial.

Muestreo de la forma de onda.

Pantalla de campo rotativa.

Medición de las cargas operativas en transformadores de intensidad y

tensión.

Impresora externa para la presentación de los resultados de medición en

sitio.

Medición selectiva de potencia.

Dosificación de energía.

Medición simultánea del primario y secundario de los transformadores de

Intensidad.

Operación sin alimentación externa de tensión.

En el Anexo 2. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas del Patrón

Portátil MT300.

PATRÓN PORTÁTIL MT320

Debido a la variedad de equipos que pueden ser calibrados en el mercado se

presenta esta alternativa de patrón, el mismo que permitirá tener una exactitud

diferente mostrada por el equipo anterior. Consta entre otros puntos de las siguientes

características:


Diversas posibilidades de configuración adicionando adaptadores de

medición.


Medición de intensidad hasta 120 A con pinzas con error compensado.

Memoria interna para almacenar resultados de medición y datos de clientes.

Gestión de datos con software bajo ambiente Windows para evaluar los

resultados.

Sistema de control externo, vía PC, con software de control basado en

Windows.

Medición de intensidad hasta un máx. de 10000 A utilizando el adaptador

correspondiente.

Medición de voltaje hasta un máx. de 40000 V utilizando una Pértiga ("stick")

de alta tensión.


Clase de exactitud 0.05.

Figura 3.12. Patrón Portátil MT 320

El equipo ofrece las siguientes funciones:

Verificación de contadores de energía eléctrica de 2, 3 Y 4 hilos.


Medición de potencia y energía activa, reactiva y aparente en los 4

cuadrantes.


Análisis de armónicos para los voltajes e intensidades hasta el 40° armónico.



Función de osciloscopio para el muestreo de la forma de onda.

Pantalla de campo rotativa.

Operación sin alimentación externa de tensión.

Medición de las cargas operativas en transformadores de intensidad y tensión.

Impresora externa para la presentación de los resultados de medición en sitio.

Medición simultánea del primario y secundario de los transformadores de

Intensidad.


Dosificación de energía.


Portátil MT320.

FUENTE DE CORRIENTE TRIFÁSICA MT 400

En las verificaciones en campo de instalaciones de contadores de energía

eléctrica se encuentra frecuentemente el problema de no contar con carga suficiente

para realizar un ensayo confiable.

El sistema trifásico MT400 es una fuente de corriente desarrollada con la más

moderna tecnología en lo referente a la medición de potencia y energía para la

solución de este problema, simulando las condiciones de carga.

Entre sus características principales tenemos:

Fuente trifásica hasta 12 Amp.

Alimentación a través de los voltajes de ensayo o a través de la red.

Sincronización de las corrientes de ensayo a los voltajes del contador bajo

ensayo

Todas las corrientes son generadas sintéticamente

Alimentación monofásica

Fácilmente operable a través de un menú operado por teclas

Control externo vía RS 232

Las magnitudes de ensayo son mostradas en una pantalla LCD de 6,4“

Figura 3.13. Fuente de corriente trifásica MT 400

Este equipo posee las siguientes funciones:

Programación individual de puntos de carga.

Programación de los ángulos en el rango de 0… 360°.

Programación del factor de potencia.

Configuración de puntos de carga simétricos y asimétricos.

Simulación de cargas a través de corrientes y ángulos.

En el Anexo 4. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas de la

Fuente de corriente trifásica MT 400.

SISTEMA AUTOMATICO DE ENSAYO DE CONTADORES MONOFÁSICO Y

TRIFÁSICO CON FUENTE INTEGRADA MT 680 Y MT 681

Los sistemas portátiles MT681 (trifásico) y MT680 (monofásico) son basados

en la más moderna tecnología en lo referente a la medición de potencia y energía.

Constan de un patrón de clase de exactitud 0,1 con una fuente integrada de

corriente de hasta 100 A. Este sistema ha sido desarrollado para el análisis completo

de instalaciones de contadores en sitio.

Entre sus principales aplicaciones se encuentran:

Ensayo de las condiciones de cargas en las instalaciones de contadores.

Ensayo de los registros de energía.

Ensayo de equipos de clase 1 y 2.

Mediciones en los 4 cuadrantes (solo el MT681).

Medición de Frecuencia, ángulo de fase y factor de potencia.

Simulación independiente de cargas utilizando los voltajes de la red.

Verificación de sistemas de 3 o 4 hilos con entrada de impulsos (solo el

MT681).

Análisis de armónicos.


Figura 3.14. MT 680 Y MT 681

Las ventajas que estos equipos nos ofrecen entre otras son:


Representación vectorial y campo de giro en el display a color.

Tarjeta de memoria Compact-Flash extraíble para la exportación de los

resultados y datos del cliente.

Fácil verificación y análisis de instalaciones de contadores.

No introduce error adicional en mediciones de consumo reactivo.

Posibilidad de ensayo a contadores sin necesidad de un PC externo

Para una posterior descarga de datos a un PC se almacena en la memoria del

MT681 todos los valores medidos. El manejo de datos mediante el software MTVis

proporciona la posibilidad de transferir datos entre un PC externo y el MT681/MT680.

El operador puede imprimir todos los resultados en un informe del ensayo o

exportarlos a otras aplicaciones.

En el Anexo 5. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas del Sistema

Automático de ensayo de contadores monofásico y trifásico con fuente integrada MT

680 y MT 681.

MULTÍMETRO DE REFERENCIA RM 3000

El multimetro de referencia RMM 3001 puede ser usado para mediciones de

corriente, voltaje, ángulo de fase y potencia. También es posible la comparación de

medidores de energía eléctrica por medio del escaneo o por medio de entradas de

pulsos.

El RMM puede usarse para aplicaciones monofásicas o polifásicas. La

funcionalidad del RMM es ideal para institutos de metrología, laboratorios de pruebas

de la industria eléctrica y para fabricantes de medidores eléctricos.

Figura 3.15. Multímetro de referencia RM 3000

Cuenta con las características siguientes:

Alimentación: 230V +10% -15%, 47... 63 Hz

Consumo de energía: < 80 VA

Voltaje de prueba: 30 V ... 500 V

Rangos de voltaje: 60-120-240-480 V

Corriente de prueba: 1 mA ... 160 A

Rangos de corriente: 5-10-20-50-100-200-500 mA; 1-2-5-10-20, 50, 100, 200ª

Frecuencia fundamental: 15 ... 70 Hz

Ancho de banda: DC ... 3500 Hz

Modos de medición: cuenta con 17 diferentes modos de medición.

Error de medición de voltaje (referido al límite del rango): < 100 x 10-6

Error de medición de corriente (referido al límite del rango): < 100 x 10-6

(50mA ... 16 A), < 200 x 10-6 (16 A ... 160 A),

Error de medición de Potencia/Energía en los rangos de 30... 500 V (referido a

la potencia aparente independientemente del tipo de medición): < 200 x 10-6 (50

mA ... 160 A); < 400 x 10-6 (1 mA ... 50 mA).

En el Anexo 6. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas del

Multímetro de referencia RM 3000.

PATRÓN PORTÁTIL MT 30

El MT30 es un patrón portátil basado en la más moderna tecnología en lo

referente a la medición de potencia y energía. Diversos elementos de medición,

combinados con su fácil concepto operativo, proporcionan la mayor flexibilidad

posible para poder efectuar una exhaustiva verificación de los contadores instalados

en campo. Su excelente estabilidad refleja la gran calidad del sistema. El patrón

MT30 se distingue por su ejemplar combinación de funcionalidad y de diseño.

Entre sus características principales destacan:


Medición de intensidad hasta máx. de 120 A con pinzas con error

compensado.

Clase de exactitud 0.2



Puede ser operado a través de baterías recargables

Memoria interna para almacenar resultados de medición y datos de

clientes.

Gestión de datos basada en Windows, software MTVis, para evaluar los

resultados y generación de reportes.

Sistema de medición completo y liviano.

Figura 3.16. Patrón Portátil MT 30.

El contador patrón MT30 ofrece las siguientes funciones:

Verificación de instalaciones de contadores de energía eléctrica de 2, 3 Y

4 hilos.


Medición de potencia y energía activa, reactiva y aparente.

Medición en los 4 cuadrantes.


Análisis de armónicos para los voltajes e intensidades hasta el 40°

armónico.




Campo de giro.


Impresora externa para la presentación de los resultados de medición en

sitio.


Portátil MT 30.

SOFTWARE PARA EL CONTROL DE SISTEMAS DE PRUEBA DE CONTADORES

WINSAM 4

WinSAM es un conjunto de siete programas individuales cada uno de los cuales

tienen una función específica. Juntos forman un paquete para cubrir todos los

requerimientos necesarios para controlar un sistema de prueba de contadores. Con

el WinSAM se configura el sistema de prueba y su ambiente. Puede ser controlado

de manera automática o manual, el operador puede crear secuencias de pruebas

individuales y sus protocolos.

El WinSAM permite la configuración de varios usuarios con diferentes derechos

dependiendo de su función. Cada tipo de contador es diferente y así debe ser su

procedimiento de prueba.

La cantidad de contadores existentes en el mercado crece continuamente; solo

las pruebas que se orientan exactamente a las especificaciones de los contadores

pueden asegurar una alta confiabilidad de los resultados.

Dado el caso que las funciones existentes no sean suficientes, pueden ser

añadidas o programadas nuevas con ayuda del depurador de Script. De esta forma

las pruebas pueden ser adaptadas óptimamente al contador en modo automático o

manual Ad-hoc.

Figura 3.17. Software WINSAM 4

La subdivisión en varios programas tiene la ventaja que cada programa tiene

las funciones que son necesarias para cada tarea específica. En este sentido queda

comprensible la cantidad de funciones del programa y se encuentran rápidamente.

El espectro principal de funciones de cada programa de WinSAM se describe

brevemente a continuación.

“Configuración” - Adaptación del WinSAM

El ambiente de trabajo del WinSAM son usualmente similares mas no idénticos.

El programa "Configuración" adapta el WinSAM al ambiente del sistema del usuario.

Aquí se configura el hardware del sistema de prueba, derechos de los usuarios

y otros similares como por ejemplo los equipos conectados al sistema, los puertos de

comunicación, los amplificadores y circuitos auxiliares así como también el teclado

portátil.

Figura 3.18. “Configuración” - Adaptación del WinSAM

“Definición de tipos” – Administración de contadores

Existen muchos tipos de contadores y debe ser posible contrastarlos según sus

especificaciones. El programa "definición de tipos" es usado para definir y administrar

cualquier cantidad de tipos de contadores.

La administración central permite acceder a los contadores desde cualquier otro

programa del WinSAM. La definición de tipos puede ser abierta cada vez sea

requerido introducir un nuevo contador. El nombre del mismo puede ser seleccionado

libremente.

La definición de un contador incluye todos los datos específicos como por ej.

Voltaje nominal, corrientes base y máxima, constante, etc. Para este propósito están

disponibles las variables predefinidas; estas pueden ser expandidas por variables

definidas por el usuario. Una vez creada la base de datos de contadores, puede ser

exportada.

Figura 3.19. “Definición de tipos” – Administración de contadores

“Depurador de Script” - para funciones específicas del usuario

WinSAM ofrece una gran cantidad de puntos de prueba predefinidos. Sin

embargo algunas veces es necesario crear un punto de prueba especial.

El depurador de Script sirve para crear, ejecutar y depurar scripts; ofrece a los

especialistas un ambiente para el desarrollo de funciones específicas del usuario.

Los lenguajes de programación son VBScript y JScript.

Figura 3.20. “Depurador de Script” - para funciones específicas del usuario

“Control” - para pruebas automáticas

El controlador puede ejecutar una secuencia de prueba totalmente

independiente del editor. De igual forma es posible abrir el editor y editar la

secuencia, de manera que el autor de la secuencia puede probarla sin necesidad de

cargar al operador con trabajo innecesario.

Cada ejecución es precedida por un control de plausibilidad de cada punto de la

prueba. Luego el programa toma el control de todo el sistema, toma los valores de

medición y resultados, los evalúa y guarda en la base de datos.

Los resultados recibidos pueden ser mostrados en la ventana Log.

Configuraciones individuales como por Ej. Omitir o repetir un punto dentro de la

secuencia son también posibles.

Figura 3.21. “Control” - para pruebas automáticas

“Manual” - Operación ad-hoc

Algunas veces no es necesario ejecutar una secuencia completa, sino

solamente algunas funciones. Por ejemplo para corroborar las especificaciones

técnicas del contador bajo ensayo. El programa "Manual" sirve para controlar el

sistema de medición de manera manual (Operación Ad-hoc). Permite la ejecución

directa de funciones individuales sin necesidad de ser integradas a una secuencia de

prueba.

Pueden ser ejecutados varios puntos paralela e independientemente.

Figura 3.22. “Manual” - Operación ad-hoc

“Reportes” – Reporte de resultados de pruebas automáticas

Los resultados de una prueba automática son generados y administrados con el

programa "Reportes". La cantidad y tipo de sesiones mostradas pueden ser limitadas

usando filtros definidos por el usuario.

Para procesar los resultados existe una amplia paleta de opciones: Protocolos

de todas o posiciones individuales; Protocolo aleatorio; estadísticas de evaluaciones

buenas y malas; Protocolo para los valores medios, ancho de banda y desviación

estándar de todos los valores medidos; Curva de todos los valores de errores de las

sesiones seleccionadas acentuando la banda del error.

Independientemente de la variante escogida, se puede imprimir todas o las

sesiones escogidas. Los formatos de impresión de los protocolos pueden ser

configurados automáticamente relacionados a los parámetros de la prueba,

resultados y cabecera.

Los resultados de la prueba pueden ser asignados a un lote para poder

ordenarlos a un pedido o cliente específico. Los resultados pueden ser asignados a

pruebas aleatorias.

La prueba será ordenada automáticamente a este lote o prueba aleatoria en la

generación de reporte.

Figura 3.23. “Reportes” – Reporte de resultados de pruebas automáticas

En el Anexo 8. Se muestra una tabla de especificaciones técnicas del Software

WINSAM 4.

ESTACIÓN DE INGENIERÍA

La estación de trabajo Modelo P92, con licencias permitidas para un paquete de

software de estación modelo codificado para I/A Serie cumple con las siguientes

características:

Sostiene estaciones de control I/A Serie

Soporta comunicaciones de datos para conectarse directamente con los

dispositivos I/O

Sirve como una plataforma de aplicación.

Sirve como estación interface humano máquina (HMI)

Funciona en un sistema de control Ethernet o basado en Nodebus.

Figura 24. Estación de Trabajo modelo P 92

Cuando una estación de trabajo de propósito múltiple se ejecuta con sistema

operativo Windows XP, la estación de trabajo Modelo P92 soporta la ejecución de

aplicaciones del sistema, comunicaciones de datos para un amplio rango de

aplicaciones, capacidades de archivo de servicio, y pantallas de gráficos y texto.

También une con redes corporativas a un nivel local o global.

La comunicación Cliente/Servidor es complementada usando protocolo de red

TCP/IP con el puerto de red integrado o las tarjetas de interface de red opcional

(NICs). Para unirse con una red de control redundante requiere un módulo de

interface de red de control redundante.

La estación de trabajo Modelo P92 contiene los elementos siguientes:

Procesador Intel® Core™ 2 Duo

Memoria RAM de 1 GB ECC (expansible a 4 GB)

Puerto paralelo para impresora

Driver para disco de 3.5-pulgadas 1.44 MB

Tarjeta de video PCI Express™ x16

Un puerto serial para:

Interface de Red de Control Redundante (RCNI)

Impresoras

Otros dispositivos seriales

Un disco duro interno SATA

Un driver DVD+RW

Tarjeta gráfica para monitor dual (soporta uno o dos monitores)

Sistema de audio integrado

Puerto de Ethernet Integrado 10/100/1000BaseT

Puertos (USB) para ratón y teclado.

La estación de trabajo modelo P92 ofrece las opciones siguientes:

Dos o tres discos duros SATA

Un sistema interno SATA RAID1

Una o dos tarjetas de red Ethernet

Una tarjeta de expansión serial multi-puerto (4 puertos)

Una tarjeta Allen-Bradley® PKTX para Allen-Bradley Data Highway Plus™

Driver backup de cinta interna

Unidades de disco duro externas RAID

Tarjeta SCSI

Driver para cinta interna AIT2

Tarjeta gráfica para monitor Quad (soporta de uno a cuatro monitores).

De esta manera el laboratorio se encontrará configurado de la siguiente manera:

CAPÍTULO 4

ESTUDIO FINANCIERO

4.1 Inversión

La inversión es el acto mediante el cual se adquieren ciertos bienes con el

ánimo de obtener unos ingresos o rentas a lo largo del tiempo. La inversión se refiere

al empleo de un capital en algún tipo de actividad o negocio con el objetivo de

incrementarlo. Dicho de otra manera, consiste en renunciar a un consumo actual y

cierto a cambio de obtener unos beneficios futuros y distribuidos en el tiempo [7]. i La

empresa requerirá de los siguientes activos para llevar a cabo el implemento de la

división:

Tabla 4.1. Listado de activos necesarios

Cantidad Elemento Precio unitario Precio Total

Maquinaria

$

160.000,00

1 PATRÓN DE REFERENCIA COM 3001

$

39.000,00

$

39.000,00

1

MULTIMETRO DE REFERENCIA RM

3000

$

15.000,00

$

15.000,00

1 PATRÓN DE TRABAJO MT 300

$

16.500,00

$

16.500,00


$

17.500,00

$

17.500,00

2

SISTEMA AUTOMATICO DE

REFERENCIA MT 680 Y MT 681

$

17.000,00

$

34.000,00

2 FUENTE DE CORRIENTE MT 400

$

9.000,00

$

18.000,00


$

10.000,00

$

20.000,00

Muebles y enseres

$

9.819,00

4 ESTACIÓN DE TRABAJO P92 $ $

(computacion) 1.700,00 6.800,00

2 REPISAS

$

350,00

$

700,00

4 MESAS

$

300,00

$

600,00

1 RAKC

$

150,00

$

150,00

4 MODULARES

$

150,00

$

600,00

1 MOQUETAS ANTIESTÁTICAS

$

350,00

$

350,00

2 REGISTRADORES DE TEMPERATURA

$

130,00

$

260,00

1 KIT DE ADAPTADORES BNC

$

50,00

$

50,00

1 CAJA DE HERRAMIENTAS

$

40,00

$

40,00

1 JUEGO DE CABLES

$

28,50

$

28,50

5 MANILLAS ANTIESTÁTICAS

$

10,00

$

50,00

1 BANCO HIDRAÚLICO

$

190,50

$

190,50

Equipos de oficina

$

614,00

2 MULTIMETRO

$

150,00

$

300,00

2 PINZAS AMPERIMETRICAS

$

130,00

$

260,00

4 REGULADORES DE VOLTAJE $ $

13,50 54,00

Equipos de computación

$

1.979,47

2 COMPUTADORA PORTATIL

$

950,00

$

1.900,00

1 UPS

$

79,47

$

79,47

Activo

intangible

$

10.000,00

1 SOFTWARE WINSAM 4

$

10.000,00

$

10.000,00

Total Activo

$

182.672,47

4.1.1 Depreciación

La depreciación de activos fijos refleja la pérdida de valor de las maquinarias,

equipos, herramientas y vehículos como consecuencia de la utilización de los

mismos. En el Ecuador se utiliza el método de depreciación en línea recta, a través

del cual se calcula la depreciación anual dividiendo el coste inicial de cada activo fijo

para el número de años de vida útil [7]:

(4.1)

Con estos datos se obtiene la depreciación acumulada y el valor en libros, que

viene dado por la diferencia entre el costo inicial del activo fijo menos la depreciación

acumulada. Debe decirse que el valor en libros es utilizado con fines meramente

contables, pues en la práctica existen activos fijos, que pese a estar depreciados,

pueden venderse en el mercado de bienes usados, obteniendo una fuente adicional

de ingresos para el proyecto.

En suma, la vida útil del activo determina la depreciación anual, estos valores

autorizados de depreciación pueden colocarse en forma porcentual a través de la

relación:

(4.2)

Así, la depreciación puede hallarse usando la siguiente relación:

La siguiente tabla muestra los porcentajes de depreciación autorizados en el

Ecuador en base a los cuales se calculará la pérdida de valor anual de los activos [8]:

ii

Tabla 4.2. Porcentajes de depreciación autorizados en el Ecuador

Activo Fijo Vida Útil (años) Porcentaje de depreciación

Inmuebles (excepto

terrenos), naves,

aeronaves, barcazas y

20 5%

similares y adecuaciones

Instalaciones, maquinarias,

equipos y muebles 10 10%

Vehículos, equipos de

transporte y equipo

caminero móvil

5 20%

Equipos de cómputo y

software 3 33.33%

Haciendo uso de estos porcentajes, los valores relativos a la depreciación de

los activos de la empresa son:

Tabla 4.3. Valores relativos a la depreciación

Periodo

Descripción 1 2 3 4 5

Adecuaciones 5% 5% 5% 5% 5%

Equipos de computación 33,33% 33,33% 33,33% 0,00% 0,00%

Muebles de oficina 10,00% 10,00% 10,00% 10,00% 10,00%

Equipos de

oficina 10% 10% 10% 10% 10%

Componente

Valor

contable 1 2 3 4 5

Edificios $ $ $ $ $ $

8.000,00 400,00 400,00 400,00 400,00 400,00

Maquinaria

$

160.000,00

$

16.000,00

$

16.000,00

$

16.000,00

$

16.000,00

$

16.000,00

Equipos de oficina

$

614,00

$

61,40

$

61,40

$

61,40

$

61,40

$

61,40

Equipos de

computación

$

1.979,47

$

659,82

$

659,82

$

659,82

$

-

$

-

Muebles y enseres

$

9.819,00

$

981,90

$

981,90

$

981,90

$

981,90

$

981,90

Total

$

18.103,12

$

18.103,12

$

18.103,12

$

17.443,30

$

17.443,30

Finalmente, considerando que el proyecto tiene un horizonte de evaluación de

cinco años, el valor de rescate de los activos al final de este tiempo será equivalente

al valor inicial menos la depreciación acumulada; esto genera los siguientes

resultados:

Tabla 4.4. Horizonte de evaluación

Componente

Valor

contable

Depreciación

total

Valor en

libros al

rescate

Edificios

$

8.000,00 $ 2.000,00

$

6.000,00

Maquinaria

$

160.000,00 $ 80.000,00

$

80.000,00

Equipos de oficina $ $ 307,00 $

614,00 307,00

Equipos de

computación

$

1.979,47 $ 1.979,47

$

0,00

Muebles y enseres

$

9.819,00 $ 4.909,50

$

4.909,50

Total $ 89.195,97

$

91.216,50

4.1.2 Amortización

La amortización del capital social correspondiente a los gastos diferidos de la

empresa se realizará dividiendo para cinco el valor al inicio del periodo, así la

siguiente tabla muestra estos datos:

Tabla 4.5. Amortización del capital social

Valor

amortizable

Porcentaje de

depreciación 1 2 3 4 5

$

10.000,00 20%

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

4.2 Financiamiento

El financiamiento previsto para el proyecto, se ha previsto provendrá de dos

fuentes:

Tabla 4.6. Fuentes de Financiamiento

Porcentaje valor

Capital propio 32%

$

71.218,20

Capital

financiado 68%

$

150.000,00

Con estas características y los siguientes datos se consolida los gastos

financieros

Tabla 4.7. Gastos Financieros

Monto $ 150.000,00

Tasa 8,94% Referencial BCE al 30 de sep 2010

Plazo 60 meses

Cuota $ 3.109,39

Tabla de amortización

Tabla 4.8. Tabla de Amortización

Periodo Cuota Interés aporte a capital Saldo

0 $ 150.000,00

1 $ 3.109,39 $ 1.117,50 $ 1.991,89 $ 148.008,11

2 $ 3.109,39 $ 1.102,66 $ 2.006,73 $ 146.001,39

3 $ 3.109,39 $ 1.087,71 $ 2.021,68 $ 143.979,71

4 $ 3.109,39 $ 1.072,65 $ 2.036,74 $ 141.942,97

5 $ 3.109,39 $ 1.057,48 $ 2.051,91 $ 139.891,06

6 $ 3.109,39 $ 1.042,19 $ 2.067,20 $ 137.823,86

7 $ 3.109,39 $ 1.026,79 $ 2.082,60 $ 135.741,26

8 $ 3.109,39 $ 1.011,27 $ 2.098,11 $ 133.643,15

9 $ 3.109,39 $ 995,64 $ 2.113,75 $ 131.529,40

10 $ 3.109,39 $ 979,89 $ 2.129,49 $ 129.399,91

11 $ 3.109,39 $ 964,03 $ 2.145,36 $ 127.254,55

12 $ 3.109,39 $ 948,05 $ 2.161,34 $ 125.093,21

13 $ 3.109,39 $ 931,94 $ 2.177,44 $ 122.915,77

14 $ 3.109,39 $ 915,72 $ 2.193,66 $ 120.722,10

15 $ 3.109,39 $ 899,38 $ 2.210,01 $ 118.512,09

16 $ 3.109,39 $ 882,92 $ 2.226,47 $ 116.285,62

17 $ 3.109,39 $ 866,33 $ 2.243,06 $ 114.042,56

18 $ 3.109,39 $ 849,62 $ 2.259,77 $ 111.782,79

19 $ 3.109,39 $ 832,78 $ 2.276,61 $ 109.506,19

20 $ 3.109,39 $ 815,82 $ 2.293,57 $ 107.212,62

21 $ 3.109,39 $ 798,73 $ 2.310,65 $ 104.901,97

22 $ 3.109,39 $ 781,52 $ 2.327,87 $ 102.574,10

23 $ 3.109,39 $ 764,18 $ 2.345,21 $ 100.228,89

24 $ 3.109,39 $ 746,71 $ 2.362,68 $ 97.866,21

25 $ 3.109,39 $ 729,10 $ 2.380,28 $ 95.485,93

26 $ 3.109,39 $ 711,37 $ 2.398,02 $ 93.087,91

27 $ 3.109,39 $ 693,50 $ 2.415,88 $ 90.672,03

28 $ 3.109,39 $ 675,51 $ 2.433,88 $ 88.238,15

29 $ 3.109,39 $ 657,37 $ 2.452,01 $ 85.786,13

30 $ 3.109,39 $ 639,11 $ 2.470,28 $ 83.315,85

31 $ 3.109,39 $ 620,70 $ 2.488,68 $ 80.827,17

32 $ 3.109,39 $ 602,16 $ 2.507,22 $ 78.319,94

33 $ 3.109,39 $ 583,48 $ 2.525,90 $ 75.794,04

34 $ 3.109,39 $ 564,67 $ 2.544,72 $ 73.249,32

35 $ 3.109,39 $ 545,71 $ 2.563,68 $ 70.685,64

36 $ 3.109,39 $ 526,61 $ 2.582,78 $ 68.102,86

37 $ 3.109,39 $ 507,37 $ 2.602,02 $ 65.500,84

38 $ 3.109,39 $ 487,98 $ 2.621,41 $ 62.879,43

39 $ 3.109,39 $ 468,45 $ 2.640,94 $ 60.238,50

40 $ 3.109,39 $ 448,78 $ 2.660,61 $ 57.577,89

41 $ 3.109,39 $ 428,96 $ 2.680,43 $ 54.897,46

42 $ 3.109,39 $ 408,99 $ 2.700,40 $ 52.197,05

43 $ 3.109,39 $ 388,87 $ 2.720,52 $ 49.476,54

44 $ 3.109,39 $ 368,60 $ 2.740,79 $ 46.735,75

45 $ 3.109,39 $ 348,18 $ 2.761,21 $ 43.974,54

46 $ 3.109,39 $ 327,61 $ 2.781,78 $ 41.192,77

47 $ 3.109,39 $ 306,89 $ 2.802,50 $ 38.390,26

48 $ 3.109,39 $ 286,01 $ 2.823,38 $ 35.566,89

49 $ 3.109,39 $ 264,97 $ 2.844,41 $ 32.722,47

50 $ 3.109,39 $ 243,78 $ 2.865,60 $ 29.856,87

51 $ 3.109,39 $ 222,43 $ 2.886,95 $ 26.969,91

52 $ 3.109,39 $ 200,93 $ 2.908,46 $ 24.061,45

53 $ 3.109,39 $ 179,26 $ 2.930,13 $ 21.131,32

54 $ 3.109,39 $ 157,43 $ 2.951,96 $ 18.179,36

55 $ 3.109,39 $ 135,44 $ 2.973,95 $ 15.205,41

56 $ 3.109,39 $ 113,28 $ 2.996,11 $ 12.209,31

57 $ 3.109,39 $ 90,96 $ 3.018,43 $ 9.190,88

58 $ 3.109,39 $ 68,47 $ 3.040,92 $ 6.149,96

59 $ 3.109,39 $ 45,82 $ 3.063,57 $ 3.086,39

60 $ 3.109,39 $ 22,99 $ 3.086,39 $ -0,00

Consolidación anual

Tabla 4.9. Consolidación Anual

Año Interés Amortización de capital

1 $ 12.405,85 $ 24.906,79

2 $ 10.085,65 $ 27.227,00

3 $ 7.549,30 $ 29.763,35

4 $ 4.776,67 $ 32.535,97

5 $ 1.745,76 $ 35.566,89

4.3 Presupuesto de ventas

Para el análisis de ventas se tomara como base la producción diseñada en el

capitulo técnico y las siguientes suposiciones

Tabla 4.10. Presupuesto de ventas

Mercado Meta 39275 Estudio de mercado

Demanda probable 44% Investigación de mercado

Participación de la demanda insatisfecha 10% Recomendación proyectos de inversión

Crecimiento anual de la demanda 5% Estrategia de Marketing

Total anual 2496 Investigación de mercado

Precio 150$ Investigación de mercado

Servicios anuales

Tabla 4.11. Servicios anuales

Año Servicios

1 1422

2 1493

3 1567

4 1646

5 1728

Los precios de los servicios se revisarán de acuerdo a la inflación acumulada

vigente

Tabla 4.12. Inflación acumulada vigente

Inflación Fuente: BCE

Septiembre 30 2009 3,12%

Octubre 31 2009 3,37%

Noviembre 30 2009 3,71%

Diciembre 31 2009 4,31%

Enero 31 2010 0,83%

Febrero 28 2010 1,17%

Marzo 31 2010 1,34%

Abril 30 2010 1,86%

Mayo 31 2010 1,88%

Junio 30 2010 1,87%

Julio 31 2010 1,89%

Agosto 31 2010 2,00%

Total 27,35%

Inflación promedio 2,28%

Con estos antecedentes se estima que ingreso de la empresa será el que sigue:

Tabla 4.13 Ingresos de la empresa

Año Ventas (a precio actual) Ventas proyectadas sujetas a inflación media esperada

1 $ 213.256,82 $ 213.256,82

2 $ 223.919,66 $ 229.023,17

3 $ 235.115,65 $ 240.474,32

4 $ 246.871,43 $ 252.498,04

5 $ 259.215,00 $ 265.122,94

4.4 Costos variables

Son aquellos costos que varían en forma proporcional, de acuerdo al nivel de

producción o actividad de la empresa [9], en el servicio de mantenimiento, los

repuestos y demás se cobran por separado, pero gastos como limpiadores de

contactos entre otros corren a cargo de la empresa, así se estima que el costo

variable será del 25% del precio estipulado; en este sentido, los costos variables para

la empresa se describen a continuación:

Tabla 4.14. Costos variables

Total $ 37,50

Año Costo Costo directo sujeto a inflación

1 $ 53.314,21 $ 53.314,21

2 $ 55.979,92 $ 57.255,79

3 $ 58.778,91 $ 60.118,58

4 $ 61.717,86 $ 63.124,51

5 $ 64.803,75 $ 66.280,74

4.5 Costo operativo fijo

Son aquellos costos cuyo importe permanece constante, independiente del

nivel de actividad de la empresa. Se pueden identificar y llamar como costos de

mantener la empresa abierta, de manera tal que se realice o no la producción, se

venda o no la mercadería o servicio, dichos costos igual deben ser solventados por la

empresa [10] para la empresa, los siguientes son los costos fijos de operación (no

tienen que ver con la venta del producto)

Los servicios que consumirá la empresa serán los siguientes en un periodo de

un año:

Tabla 4.15. Servicios consumidos por la empresa

Mensual Anual

Servicio de contaduría $ 200,00 $ 2.400,00

Servicio de mantenimiento de maquinaria $ 150,00 $ 1.800,00

Luz $ 200,00 $ 2.400,00

Agua $ 80,00 $ 960,00

Teléfono $ 100,00 $ 1.200,00

Internet $ 60,00 $ 720,00

Papelería $ 40,00 $ 480,00

Articulos de limpieza $ 30,00 $ 360,00

Publicidad (afiches) $ 800,00 $ 9.600,00

Total $ 19.920,00

Tabla 4.16. Costo sujeto a inflación

Año Costo sujeto a inflación

1 $ 19.920,00

2 $ 20.374,01

3 $ 20.838,37

4 $ 21.313,31

5 $ 21.799,07

Finalmente, la consolidación anual de los sueldos del personal que trabajará

en el área administrativa de la empresa y sus respectivos componentes, es la

siguiente:

Tabla 4.17. Consolidación anual de sueldos

Gerente 1 2 3 4 5

Salario Base $ 600,00 $ 613,68 $ 627,66 $ 641,97 $ 656,60

IESS (12,15%) $ 72,90 $ 74,56 $ 76,26 $ 78,00 $ 79,78

Total Mensual $ 672,90 $ 688,24 $ 703,92 $ 719,97 $ 736,38

Total Anual $ 8.074,80 $ 8.258,84 $ 8.447,07 $ 8.639,59 $ 8.836,50

Secretaria 1 2 3 4 5

Salario Base $ 240,00 $ 245,47 $ 251,06 $ 256,79 $ 262,64

13 ero $ 20,00 $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

14 to $ 20,00 $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

Reserva $ - $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

IESS (12,15%) $ 29,16 $ 29,82 $ 30,50 $ 31,20 $ 31,91

Total Mensual $ 309,16 $ 316,21 $ 323,41 $ 330,78 $ 338,32

Total Anual $ 3.709,92 $ 3.794,48 $ 3.880,96 $ 3.969,41 $ 4.059,88

Jefe Operativo 1 2 3 4 5

Salario Base $ 300,00 $ 306,84 $ 313,83 $ 320,98 $ 328,30

13 ero $ 25,00 $ 25,57 $ 26,15 $ 26,75 $ 27,36

14 to $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00

Reserva $ 25,57 $ 26,15 $ 26,75 $ 27,36

IESS (12,15%) $ 36,45 $ 37,28 $ 38,13 $ 39,00 $ 39,89

Total Mensual $ 381,45 $ 415,26 $ 424,27 $ 433,48 $ 442,90

Total Anual $ 4.577,40 $ 4.983,09 $ 5.091,20 $ 5.201,76 $ 5.314,85

Jefe de Marketing 1 2 3 4 5

Salario Base $ 300,00 $ 306,84 $ 313,83 $ 320,98 $ 328,30

13 ero $ 25,00 $ 25,57 $ 26,15 $ 26,75 $ 27,36

14 to $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00 $ 20,00

Reserva $ - $ 25,57 $ 26,15 $ 26,75 $ 27,36

IESS (12,15%) $ 36,45 $ 37,28 $ 38,13 $ 39,00 $ 39,89

Total Mensual $ 381,45 $ 415,26 $ 424,27 $ 433,48 $ 442,90

Total Anual $ 4.577,40 $ 4.983,09 $ 5.091,20 $ 5.201,76 $ 5.314,85

Operativos 1 2 3 4 5

Salario Base $ 240,00 $ 245,47 $ 251,06 $ 256,79 $ 262,64

13 ero $ 20,00 $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

14 to $ 20,00 $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

Reserva $ - $ 20,46 $ 20,92 $ 21,40 $ 21,89

IESS (12,15%) $ 29,16 $ 29,82 $ 30,50 $ 31,20 $ 31,91

Total Mensual $ 309,16 $ 316,21 $ 323,41 $ 330,78 $ 338,32

Total Anual $ 3.709,92 $ 3.794,48 $ 3.880,96 $ 3.969,41 $ 4.059,88

Consolidación:

Tabla 4.18. Consolidación

Consolidación N trab. 1 2 3 4 5

Administrador 1 $ 8.074,80 $ 8.258,84 $ 8.447,07 $ 8.639,59 $ 8.836,50

Secretaria 1 $ 3.709,92 $ 3.794,48 $ 3.880,96 $ 3.969,41 $ 4.059,88

Jefe operativo 1 $ 4.577,40 $ 4.983,09 $ 5.091,20 $ 5.201,76 $ 5.314,85

Jefe de marketing 1 $ 4.577,40 $ 4.983,09 $ 5.091,20 $ 5.201,76 $ 5.314,85

Operativos 4 $ 14.839,68 $ 15.177,90 $ 15.523,83 $ 15.877,64 $ 16.239,52

Total $ 35.779,20 $ 37.197,40 $ 38.034,25 $ 38.890,18 $ 39.765,61

4.6 Gasto de ventas

Son los relacionados con la preparación y almacenamiento de los artículos

para la venta, se incluye también las comisiones en este concepto [11]. Con esta

definición se estipula que la empresa tendrá gastos de venta provenientes de

comisiones

Tabla 4.19. Gasto de ventas

Año Ventas Comisión vendedor (10%) Comisión jefe de marketing (1%) Total comisiones

1 $ 213.256,82 $ 21.325,68 $ 2.132,57 $ 23.458,25

2 $ 229.023,17 $ 22.902,32 $ 2.290,23 $ 25.192,55

3 $ 240.474,32 $ 24.047,43 $ 2.404,74 $ 26.452,18

4 $ 252.498,04 $ 25.249,80 $ 2.524,98 $ 27.774,78

5 $ 265.122,94 $ 26.512,29 $ 2.651,23 $ 29.163,52

4.7 Capital de trabajo

El capital de trabajo (también denominado capital corriente, capital circulante,

capital de rotación, fondo de rotación o fondo de maniobra) es una medida de la

capacidad que tiene una empresa para continuar con el normal desarrollo de sus

actividades en el corto plazo [12]. En otras palabras es la cantidad de efectivo mínima

que la empresa requiere para garantizar su operación sin contratiempos, su fórmula

de cálculo es la que sigue [13]:

(4.3)

La consolidación de los costos anules del presente proyecto para el cálculo del

capital de trabajo, se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 4.20. Consolidación de costos anules

Costo directo $ 53.314,21

Costo operativo $ 19.920,00

Sueldos administrativos $ 38.299,20

Total $ 111.533,41

Los días de desfase corresponden al periodo de tiempo en el cual se estima

que la empresa empezará a recibir sus primeros ingresos, en este sentido se supone

que el efecto de la comercialización se presentará como se muestra a continuación

Tabla 4.21. Días de desfase

Días de desfase

Días de comercialización 30

Días de crédito 5

Total 35

Capital de trabajo

$ 10.694,98

4.8 Estados Financieros

4.8.1 Estado de Resultados

Denominado también Estado de Situación económica, Estado de Rentas y

Gastos, Estado de Operaciones entre otras; se elabora al finalizar el periodo contable

y refleja en detalle el desempeño económico de la empresa. Bajo esta perspectiva, el

Estado de Resultados proyectado para la nueva división de la empresa es el que

sigue:

ESTADO DE RESULTADOS PROYECTADO

Tabla 4.22. Resultados proyectados

Periodo 1 2 3 4 5

Ventas (+)

$

213.256,82

$

229.023,17

$

240.474,32

$

252.498,04

$

265.122,94

Costos directos (-)

$

53.314,21

$

57.255,79

$

60.118,58

$

63.124,51

$

66.280,74

Utilidad bruta

$

159.942,62

$

171.767,37

$

180.355,74

$

189.373,53

$

198.842,21

Costos operativos (-)

$

19.920,00

$

20.374,01

$

20.838,37

$

21.313,31

$

21.799,07

Sueldos administrativos (-)

$

35.779,20

$

37.197,40

$

38.034,25

$

38.890,18

$

39.765,61

Depreciación (-)

$

18.103,12

$

18.103,12

$

18.103,12

$

17.443,30

$

17.443,30

Amortización (-)

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

Costo de ventas (-)

$

23.458,25

$

25.192,55

$

26.452,18

$

27.774,78

$

29.163,52

Interés (-)

$

12.405,85

$

10.085,65

$

7.549,30

$

4.776,67

$

1.745,76

Utilidad antes de impuestos

$

48.276,19

$

58.814,65

$

67.378,53

$

77.175,29

$

86.924,94

Participación trabajadores

(15%)

$

7.241,43

$

8.822,20

$

10.106,78

$

11.576,29

$

13.038,74

IR (25%)

$

10.258,69

$

12.498,11

$

14.317,94

$

16.399,75

$

18.471,55

Utilidad Neta

$

30.776,07

$

37.494,34

$

42.953,81

$

49.199,25

$

55.414,65

4.8 Flujo de efectivo

Contempla las salidas y entradas efectivas a la empresa durante un periodo

determinado, su objetivo es evaluar la situación de la empresa desde el punto de

vista de su liquidez o la circulación del efectivo en la misma, para su cálculo se toma

la utilidad neta y se le incluyen todos los valores inherentes a depreciaciones y

amortizaciones que no representan salidas efectivas de recursos. En este sentido se

consolidó la siguiente tabla de flujo de efectivo:

FLUJO DE CAJA PROYECTADO

Tabla 4.23. Flujo de caja proyectado

Periodo 0 1 2 3 4 5

Utilidad neta (+)

$

30.776,07

$

37.494,34

$

42.953,81

$

49.199,25

$

55.414,65

Depreciación (+)

$

18.103,12

$

18.103,12

$

18.103,12

$

17.443,30

$

17.443,30

Amortización (+)

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

$

2.000,00

Rescate (+)

$

91.216,50

Recuperación de capital de trabajo

(+)

$

10.694,98

Amortización del capital (-) $ $ $ $ $

24.906,79 27.227,00 29.763,35 32.535,97 35.566,89

inversión (-)

$

221.218,20

Préstamo (+)

$

150.000,00

Flujo de efectivo neto

$ -

71.218,20

$

25.972,40

$

30.370,46

$

33.293,58

$

36.106,57

$

141.202,55

4.10 Evaluación Financiera

La factibilidad económica del presente proyecto se evaluará a través de tres

indicadores económicos el VAN, el TIR y el Periodo de recuperación de la Inversión

PRI, sin embargo debe efectuarse de forma previa el cálculo de la tasa de descuento

TMAR relevante para el proyecto.

4.10.1 Cálculo del TMAR

Esta tasa se calculará utilizando la siguiente relación:

Donde:

= proporción de la inversión proveniente de fondos propios

= proporción de la inversión proveniente de crédito a largo plazo

= tasa de descuento de inversión con capital propio

= interés del crédito a largo plazo

Como valor de riesgo del capital financiado se utilizará el interés activo

referencial del BCE, para el cálculo de la tasa de rendimiento esperada del capital

propio, se empleará la siguiente relación:

Bonos del tesoro EUA + riesgo país ecuador

Si:

EMBI 10,10% BCE a octubre 1 2010

Bonos USA 10 años 2,47% BCE a octubre 1 2010

Costo capital propio 12,57%

Se determina entonces que el riesgo de inversión con capital propio es

25.09%, proveniente de:

Tabla 4.24. Riesgo de inversión con capital

Porcentaje

capital propio

Costo

capital

propio

Ponderación

costo capital

propio

Porcentaje

capital

financiado

Costo capital

financiado

Ponderación costo

capital financiado

32% 12,57% 4,05% 68% 8,94% 6,06%

TMAR 10,11%

4.10.2 Cálculo del VAN

El Valor Actual Neto de la inversión (VAN) se calcula utilizando la siguiente

relación:

(4.4)

Donde:

es el flujo de caja neto

es la inversión inicial

= TMAR o tasa de descuento

=es el tiempo en el cual se efectúa el descuento

Con estos datos, el VAN es:

Tabla 4.25. Valor actual neto de la inversión

Flujo de efectivo actualizado

$

23.587,83

$

25.049,73

$

24.939,52

$

24.563,47

$

87.241,23

Flujo de efectivo total

actualizado

$

185.381,78

VAN = $ 103.682,01

rentable

Dado que el VAN es positivo se puede afirmar que el proyecto es rentable.

4.10.3 Cálculo del TIR

Es la tasa de interés con la cual el valor actual neto o valor presente neto

(VAN o VPN) es igual a cero. El VAN o VPN es calculado a partir del flujo de caja

anual, trasladando todas las cantidades futuras al presente. Es un indicador de la

rentabilidad de un proyecto, a mayor TIR, mayor rentabilidad. La fórmula de cálculo

es:

(4.5)

Donde:

= flujo futuro

= tiempo

= inversión inicial

Con esta fórmula, los datos obtenidos de flujos de efectivos futuros en sus

respectivos tiempos y la ayuda de un programa computacional para estimar el valor

de la tasa para el cual los flujos se anulan; se obtiene:

Tabla 4.26. TIR

TIR = 46,51% rentable

Dado que el TIR es mayor que la tasa de descuento del TMAR, puede

afirmarse que el proyecto es rentable.

4.10.4 Relación costo Beneficio

Es la razón entre los retornos actualizados y la inversión, permite determinar la

utilidad generada por cada dólar invertido, para el proyecto esto es

Tabla 4.27. Relación costo beneficio

Relación

Beneficio /

costo = 2,61

CAPÍTULO 5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.3 Conclusiones

1. El presente proyecto de grado se basó en la problemática de que en

actualmente en el país no existe un laboratorio que permita la calibración de

equipos en la magnitud de energía eléctrica y potencia. En conversaciones

realizadas con el Instituto Ecuatoriano de Normalización INEN, se determinó

que es necesario que el país cuente con un laboratorio de estas

características y que el Centro de Metrología del Ejército podría asumir este

reto constituyéndose en un laboratorio primario para esta magnitud y mas aún

llegar a ser el custodio nacional de esta magnitud.

2. En este sentido, el Centro de Metrología del Ejército CMEE, desde 1995,

realiza la prestación de servicios, implementando y proporcionando con

eficiencia y profesionalismo una cultura de calidad en todo el país, con

elevados estándares de calidad enmarcados y cumpliendo con la norma NTE-

INEN ISO/IEC 17025.

3. Debido al impulso que el gobierno viene conduciendo hacia la necesidad de

brindar servicios de calidad en el país, es necesario ampliar los campos de

acción del CMEE con el fin de contribuir eficientemente en el desarrollo

tecnológico de alta calidad en el país teniendo en cuenta que es uno de los

pioneros y tiene experiencia en aplicación de normas para calibración.

4. El presente trabajo de tesis ha permitido establecer una base técnica y

analítica que servirá como referencia para la estructuración de un laboratorio

de energía eléctrica y potencia de cualquier nivel.

5. Los conceptos fundamentales para la implementación de un laboratorio de

energía eléctrica y potencia que satisfaga los requerimientos de producción

una industria (nivel 3), permiten crear conciencia de la necesidad de

establecer un efectivo control de calidad de los productos electrónicos

creados en el país, para que la industria eléctrica en especial pueda competir

con aspiraciones en el mercado internacional.

6. A partir de la presente base técnico-analítica desarrollada, que permitirá

emprender en la construcción de un laboratorio de energía eléctrica y

potencia, se espera lograr una disminución del nivel de dependencia

tecnológica extranjera en lo que tiene que ver con el envío de equipos de

medición para su calibración en el exterior.

7. Una de las fortalezas potenciales de este laboratorio es que con los equipos

seleccionados tendremos la capacidad de realizar calibraciones in situ a

través de equipos patrones portátiles y en los laboratorios con equipos fijos,

ampliando de esta manera nuestro campo de acción.

8. Las necesidades de calibración de equipos de medición a nivel nacional, que

deben ser satisfechas por el laboratorio en el presente trabajo, fueron

determinadas mediante encuestas realizadas a empresas públicas y privadas

de energía así como a instituciones militares que cuentan con equipos de

medición y que requieren un proceso de calibración bajo determinados

períodos de tiempo.

9. Es de vital importancia la ejecución de una adecuada planificación para la

implementación de un laboratorio de esta naturaleza, en la cual se consideren

aspectos técnicos, económicos, de espacio físico y fundamentalmente las

necesidades reales de calibración, para efectuar un dimensionamiento

adecuado de las capacidades del laboratorio acordes con la realidad

nacional. Esto permitirá estructurar un ente físico-administrativo que no esté

ni sobre ni subdimensionado, optimizando de esta manera los recursos

asignados para el proyecto.

10. La eficiencia en el desempeño de las actividades de calibración, podrá ser

lograda solamente si se dispone de una amplia información sobre los

procedimientos de calibración y condiciones operacionales de los diferentes

instrumentos que ingresan al laboratorio. Por lo tanto, es fundamental contar

con una buena y abundante base de datos de los procedimientos de

calibración, la misma que será alimentada durante las actividades del

laboratorio e investigando en los manuales de los diferentes instrumentos de

medición existentes en el mercado local e internacional; así como de los

equipos de tecnologías pasadas que aún se encuentran operando.

11. Para un desarrollo óptimo del trabajo en el laboratorio, es necesario preservar

las características de precisión y estabilidad de los patrones utilizados, para lo

cual se debe conservar dentro del área de patrones y en el área de trabajo,

las condiciones ambientales adecuadas que permitan mantener a estas

referencias dentro de las características establecidas. Estas características

ambientales son las siguientes:

Mantener una humedad relativa de (65±5)%

Garantizar una temperatura ambiente de (20±5) C

Además de estas características ambientales, las habitaciones de los

laboratorios deben reunir los siguientes requisitos:

Estar cerradas y protegidas de ruidos y vibraciones, así como de

agentes que produzcan corrosión

Las mesas de trabajo no deben tener una iluminación menor a 300 lux

Las paredes y techos deben estar pintadas de colores claros y con

pintura de aceite para facilitar la detección y limpieza del polvo que

pueda acumularse.

En las uniones de paredes, pisos y techos, se deben evitar las esquinas

para no permitir la acumulación de polvo y otras impurezas.

12. Las características estructurales, ambientales, técnicas, de espacio físico y

administrativas, fueron extraídas de normas establecidas por organismos

metrológicos internacionales como la Organización Internacional de

Metrología Legal (OIML); sin embargo los criterios planteados en el presente

trabajo se sustentan fundamentalmente en la estructura de diferentes

laboratorios de energía eléctrica y potencia de países como Colombia,

México, Argentina, Chile y Paraguay, los mismos que en la actualidad tienen

completamente definido su sistema de gestión para este tipo de laboratorios.

13. De producirse la implementación del presente diseño del Laboratorio de

Potencia y Energía Eléctrica se utilizarán las instalaciones con que cuenta

actualmente el Centro de Metrología del Ejército, las cuales cumplen con

todas las especificaciones técnicas necesarias para el desarrollo adecuado

de cada uno de los laboratorios.

5.4 Recomendaciones

1. Al no existir en el país un laboratorio que brinde servicios de calibración en la

magnitud de energía eléctrica y potencia y teniendo en cuenta que como

política de estado está la eficiencia energética con el propósito de ahorrar en

un 20% el consumo, el CMEE estaría en las condiciones de ampliar su

sistema de gestión a la magnitud antes mencionada, esto debido a que es un

organismo con experiencia y capacidad para realizar calibraciones bajo norma

ISO 17025.

2. Es necesario para cumplir con este gran objetivo el establecer patrones de

referencia y secundarios de energía eléctrica y potencia, indispensables para

el país, que cumplan los objetivos de calibración anteriormente expuestos.

3. Para el éxito del presente trabajo es necesario la creación e implementación

de leyes que se enmarquen dentro del Principio de Eficiencia Energética que

desarrolla en la actualidad el Estado Ecuatoriano, buscando la combinación de

instrumentos de regulación, fomento y educación, el mismo que intenta el

ahorro de energía y la optimización de la calidad en el suministro de energía

eléctrica.

4. En lo referente a la parte técnica, las condiciones previas a la realización de

los procedimientos de calibración, determinadas por el fabricante del

instrumento de medición a ser calibrado deben ser observadas estrictamente

para obtener las lecturas especificadas en los mismos.

5. Antes de la finalización del proyecto y gracias a la colaboración de

instituciones como el INEN y el CMEE, se empezó a desarrollar un gran

proyecto tomando como base el presente, que abarca a todo el país,

considerando que se van a crear los diferentes instrumentos y normas

necesarios para que se obligue a instituciones que brindan servicios eléctricos

se rijan bajo una normatividad de calibración regulada por una institución del

estado.

6. Cabe mencionar que al momento, las empresas eléctricas especialmente,

tienen un conflicto de intereses debido a que los equipos con que estos

realizan las calibraciones no están regulados por un organismo superior

acreditado en esta magnitud, y es necesario tener en cuenta que una empresa

no puede ser juez y parte en el momento de ofrecer un servicio de calidad a

un usuario.

escuela politÉcnica del ejÉrcito departamento de...

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